Ученые ИНХ им. А. В. Николаева СО РАН разработали пленочные гетероструктуры для покрытия имплантов, состоящие из подслоя золота или иридия

НОВОСИБИРСК, 6 мая. /ТАСС/. Ученые Института неорганической химии (ИНХ) им. А. В. Николаева СО РАН разработали пленочные гетероструктуры для покрытия имплантов, состоящие из подслоя золота или иридия. Полученные соединения в ходе нового исследования показали высокие антибактериальные свойства, сообщило официальное издание СО РАН "Наука в Сибири".

Современные имплантаты, как правило, изготавливаются из нержавеющей стали, титана и различных сплавов металлов. Проблемой для таких имплантатов, мешающей им приживаться в организме, становятся бактерии, которые образуют биопленки и отличаются повышенной устойчивостью к действию иммунной системы. Чтобы препятствовать размножению бактериальных колоний, на поверхность имплантатов наносят специальные покрытия. В медицине еще не выработан идеальный состав таких покрытий, продолжаются поиски наиболее эффективного материала.

"Ученые ИНХ СО РАН предлагают наносить на имплантаты пленочные гетероструктуры, полученные методами физического и химического осаждения из газовой фазы. Это позволяет проводить эксперименты при относительно низких температурах и работать с изделиями сложной 3D-геометрии", - говорится в сообщении.

Новые покрытия

Как сообщила главный научный сотрудник ИНХ СО РАН, доктор химических наук Наталья Морозова, полученные учеными структуры представляют собой биоматериалы с подслоем металлов платиновой группы или золота, на который затем наносится активный компонент - серебро с различной концентрацией и поверхностным состоянием (наночастицы, нанокластеры, островковые или тонкие сплошные пленки). "Иридий и золото выбраны в качестве подслоя для активации антибактериального эффекта, который определяется разницей потенциалов в гальванических парах "серебро - благородный металл" и, соответственно, динамикой выделения серебра в биологическую среду", - пояснила она.

Ученые исследовали действие таких покрытий по отношению к наиболее распространенным в онкологической практике колониям грамположительных (S. аureus, золотистый стафилококк) и грамотрицательных (P. аeruginosa, синегнойная палочка) бактерий. В качестве материала имплантата ученые использовали сплав, на который наносили подслои иридия или золота толщиной порядка 1 мкм, а затем на поверхность осаждали антибактериальный компонент - серебро в различных состояниях. Исследование биосовместимости проходило на культурах клеток и при подкожной имплантации образцов лабораторным животным (имплантаты туда помещали сроком на 30 и 90 дней). "Результаты экспериментов показали, что покрытие с подслоем из золота, на поверхности которого оксидная фаза серебра является преобладающей, демонстрировало менее интенсивный, но более пролонгированный процесс растворения серебра. Такие образцы показали отсутствие признаков воспаления даже при длительных временах имплантации. Структура с подслоем из иридия, в свою очередь, характеризовалась максимальным растворением основной части серебра", - пишет издание.

В отличие от других нановакцин, белки в ней не разбросаны случайным образом по поверхности наночастиц, а объединены в сложно устроенные структуры

МОСКВА, 6 мая. /ТАСС/. Британские и американские биохимики разработали универсальную вакцину от большого числа штаммов ковида и других коронавирусов, основанную на базе специальных наноконтейнеров, покрытых иммуногенными белками этих патогенов. Об этом сообщила пресс-служба британского Кембриджского университета.

"Цель нашего исследования состояла в разработке вакцины, которая защитила бы человечество от следующей вспышки коронавируса и была бы массово доступна еще до начала новой пандемии. Мы создали прививку, которая стимулирует выработку иммунитета к множеству коронавирусов, в том числе и пока неизвестных нам патогенов", - заявил научный сотрудник Кембриджского университета (Великобритания) Рори Хиллс, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Созданная Хиллсом и его коллегами вакцина представляет собой набор из специальных наноконтейнеров, содержащих в себе самые иммуногенные фрагменты белков вирусов. В отличие от других нановакцин, эти белки не разбросаны случайным образом по поверхности наночастиц, а объединены в сложно устроенные структуры, которые биохимики называют "квартетами".

Эти "квартеты", как обнаружили британские и американские исследователи, привлекают значительно больше внимания со стороны иммунных клеток, чем одиночные обрывки белков вирусов, а также способствуют выработке более универсальных антител, способных атаковать большое число штаммов и близкородственных вариаций патогенов. Ученые подготовили несколько вариантов подобных "квартетов" на базе белков коронавирусов и проверили их работу в опытах на мышах.

Проведенные исследователями эксперименты показали, что наиболее интересными свойствами обладала вакцина, "квартеты" в которой содержали в себе белки уханьского штамма ковида, родственного ему вируса летучих мышей RaTG13, а также двух других коронавирусов - SHC014 и Rs4081. При ее введении в организм мышей их иммунитет начал вырабатывать антитела, нейтрализующие не только разные подвиды штамма "омикрон", но и большое число других коронавирусов.

По словам Хиллса и его коллег, созданная ими вакцина оказалась более эффективной, чем уже существующие белковые прививки от коронавируса, и при этом ее значительно проще и дешевле производить. И то, и другое, как надеются ученые, ускорит проведение клинических испытаний разработанной ими прививки с участием добровольцев, а также приведет к созданию универсальных вакцин от других инфекционных заболеваний.

Прочности можно добиться с помощью порошковых металлических материалов

ПЕРМЬ, 6 мая. /ТАСС/. Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) совместно с предприятием "Протон-ПМ" разработали технологию повышения прочности турбин ракетных двигателей с помощью порошковых металлических материалов. Об этом ТАСС сообщили в пресс-службе вуза.

"Существующие варианты позволяют сделать деталь прочнее либо с помощью технологических приемов, либо изменяя химическую формулу, что влияет на их характеристики. Наше решение помогло стабилизировать механические свойства жаропрочного никелевого сплава за счет ввода модифицирующего состава. Он повышает показатели прочности на 10-20% по сравнению с уровнем, заявленным конструкторами. Вместе с тем химическая формула сплава остается неизменной", - рассказал заместитель главного металлурга АО "Протон-ПМ", магистр ПНИПУ Максим Рожков.

Как пояснили в университете, турбонасосный агрегат составляет "сердце" ракетных и авиационных двигателей. Самые главные детали агрегата изготавливают методом литья из жаропрочных никелевых сплавов, в структуре которых присутствуют соединения металлов с углеродом (карбиды), обеспечивающие прочность деталей при высоких температурах. Разрушение одной детали может привести к выходу из строя всего механизма агрегата. Специалисты АО "Протон-ПМ" совместно с учеными Пермского политеха предлагают вводить в никелевые сплавы модификатор на основе карбонитридов (порошковых металлических материалов), чтобы повысить прочность деталей.

По словам ученых, модифицированный состав состоит из алюминиевой стружки, титановой губки и мелкодисперсного порошка карбонитрида титана. Полученный сплав специалисты испытали на растяжение при разных температурах, исследовали его ударную вязкость - способность поглощать механическую энергию в процессе деформации.

Клинические испытания экзоскелета нижних конечностей планируют провести летом

ТАСС, 3 мая. Ученые Юго-Западного государственного университета (ЮЗГУ) летом проведут клинические испытания экзоскелета нижних конечностей, предназначенного, в том числе, для реабилитации после ранений участников специальной военной операции. Благодаря датчикам, устройство подстраивается под каждого пациента, а врач получает подробные сведения о динамике его восстановления, рассказал ТАСС заведующий кафедрой механики, мехатроники и робототехники ЮЗГУ, доктор технических наук, профессор Сергей Яцун.

"Одна из основных задач - создать реабилитационный комплекс, который позволяет реализовать самые различные виды упражнений, которые позволяют обеспечить заданное движение всех элементов нижних конечностей: стопы, голени и бедра. Последние разработки направлены на то, чтобы ввести в этот комплекс подвижный позвоночник. Это очень важно, поскольку работа с позвоночным отделом и нижними конечностями позволяет достаточно быстро восстанавливать пациента. Этими задачами и занимается наш коллектив. У нас есть на стадии клинических испытаний реабилитационный комплекс, который реализует все эти задачи", - сказал собеседник агентства.

Разработка ведется в рамках программы "Приоритет-2030". По словам ученого, клинические испытания экзоскелета пройдут в конце лета на базе Военно-медицинской академии им. С. М. Кирова. "Сейчас мы тестируем аппарат в самых разных режимах, добиваемся задуманных разработчиками эффектов", - поделился эксперт.

По словам Яцуна, отличие экзоскелета ЮЗГУ от иностранных и российских аналогов, которых в мире немного, в том, что ученые сделали не просто экзоскелет, который помогает в реабилитации пациентов с нарушением функций нижних конечностей, а систему, адаптирующуюся под человека. "Аппарат оснащен системой обратной связи, которая позволяет контролировать усилия, возникающие между ногой пациента и экзоскелетом. Благодаря этому мы можем проводить диагностику на стадии реабилитационных испытаний в реальном времени и вносить соответствующие изменения в процесс реабилитации. Удается подобрать индивидуальную программу реабилитации для каждого пациента в зависимости от его состояния в данный момент времени", - пояснил Яцун.

Кроме того, разработка специалистов ЮЗГУ дешевле зарубежных аналогов. Устройство на 80% состоит из отечественных компонентов, в дальнейшем долю комплектующих планируют еще увеличить. В экзоскелете одновременно работают 20 приводов, отвечающих за движение нижних конечностей пациента. Ученый добавил, что реабилитационный комплекс планируется оснастить искусственным интеллектом, который будет самостоятельно настраивать аппарат под пациента.