От роботов до "умных" повязок: что разрабатывают молодые ученые ТПУ

ТОМСК, 23 янв – РИА Томск. Платформа на колесах с техническим зрением для защиты картофельных посадок, технология производства чистого и более дешевого дизеля, повязки для ран с уникальным методом действия – эти и другие проекты молодых ученых Томского политехнического университета (ТПУ) профинансирует Фонд содействия инновациям.

Их авторы победили в программе "УМНИК" и получат по 500 тысяч рублей на научную работу в течение ближайших двух лет. Что предлагают инноваторы ТПУ – в обзоре РИА Томск.

Как сообщается на сайте программы "УМНИК", конкурс на получение грантов проводится ежегодно среди российских молодых ученых в возрасте от 18 до 30 лет. Научно-технические проекты конкурсантов должны быть "коммерчески ориентированными".

Робот против картофельных вредителей

Молодой ученый Андрей Кузнецов получил грант на автоматизацию борьбы с колорадским жуком. Он создает робота, который будет способен выполнять точечную химическую обработку посадок картофеля.

"Колорадский жук – специфическая проблема для России, потому что только у нас он вредит в столь больших масштабах. В свое время жука завезли к нам из Америки, где у него есть естественные враги. К нам эти враги не перебрались, поэтому колорадский жук и стал бедствием", – объясняет собеседник агентства.

Кузнецов уже выполнял в ТПУ несколько проектов по робототехнике, поэтому решил развивать это направление в новой работе – для сельского хозяйства. Он уже собрал прототип роботизированной платформы, которая, как рассчитывает молодой ученый, способна облегчить борьбу с вредителем.

"Она будет ездить по посадкам картофеля и опрыскивать те места, где есть жуки, а не все поле, как это делается сейчас. С помощью технического зрения (камеры) робот осматривает кусты, распознает жуков, после чего опрыскивает их. За счет этого мы получаем экономию на химических средствах для обработки, бережнее относимся к картофелю – используем по минимуму химобработку", – говорит он.

Прототип состоит из колесной базы, видеокамер, а также компьютера, который является "мозгом" робота. В настоящее время устройство способно передвигаться вдоль посадок. В ближайшие два года молодой ученый научит робота перемещаться между рядами, сделает ход машины более плавным и подходящим для полевых условий, оптимизирует систему распознавания жука.

"Мы испытали по отдельности части прототипа. Цель гранта – сделать экспериментальный рабочий образец", – резюмирует Кузнецов. 

Защита для клеток

С проектом для медицины грант получила аспирантка Мария Третьякова – она разрабатывает радиомодуляторы на основе литиевых антиоксидантов для лучевой терапии онкозаболеваний.

"Проект нацелен на то, чтобы снизить вред от лучевой терапии для больных раком. Как известно, лучевая терапия воздействует не только на раковые клетки, но и на здоровые. Радиомодуляторы на основе солей лития защитят здоровые клетки", – объясняет молодой ученый.

По мнению Третьяковой, препараты на основе солей лития считаются перспективными для этого направления. 

"Несколько лет назад было доказано, что литий имеет антиоксидантную активность. Этот как раз то, что нужно для уменьшения лучевого поражения организма. У нас есть два варианта – создать новый препарат или совместить соли лития с уже имеющимися на рынке препаратами", – рассказывает аспирантка.

По ее словам, проект уже находится на стадии испытания "invitro". В течение ближайших двух лет Третьякова планирует тестировать соли лития на опухолевых и здоровых клетках, а в дальнейшем выйти на испытания "invivo" – на мышах.

"Умная" повязка для ран

Одна из победительниц конкурса – аспирантка Ксения Станкевич. Конечным итогом ее проекта должна стать ранозаживляющая повязка с антибиотиками, способная наполнять рану лекарством в нужный момент.

Повязка создается в форме пористого биодеградируемого скаффолда, в который добавят антибактериальный гель на основе полиакриловой кислоты.

"Повязка будет направлять антибиотик в рану контролируемо. Это значит, что антибиотик высвобождается только тогда, когда он действительно нужен. Повязка "узнает" о нужном моменте следующим образом: процесс заживления во многом зависит от pH-раны, если в ней появляются бактерии, pH меняется. Повязка как раз будет реагировать на эти изменения", – объясняет Станкевич.

Она добавляет, что высвобождаемый антибиотик подавит рост бактерий. Поступление лекарства в рану остановится, как только pH вернется к прежнему показателю.

"Аналогичных биоразлагаемых повязок, способных контролируемо высвобождать антибиотик, в медицине пока не существует. Мы планируем активно использовать полиакриловую кислоту: именно она позволяет сделать процесс высвобождения антибиотиков контролируемым. Она как ловушка – в кислой среде удерживает антибиотик, в щелочной среде, напротив, отпускает", – рассказывает аспирантка.

Повязка, создаваемая в политехе, предназначается для лечения хронических ран, долгозаживающих (диабетическая стопа, пролежни, тропическая язва), а также ожогов и других повреждений.

Что касается биодеградации скаффолда, то это важно для последующей утилизации повязки (молодой ученый планирует изготовить скаффолд из биодеградируемого полимера).

"В 2020 и 2021 годах мы отработаем технологию контролируемого высвобождения, сделаем ее чувствительной, воспроизводимой и покажем ее эффективность "invitro". Надеемся, конечно, что сможем выйти на реально работающий прототип, что позволит найти компании, которые заинтересуются проектом. И тогда у разработки будет перспектива с точки зрения дальнейшей коммерциализации и при поддержке реального сегмента бизнеса", – резюмирует аспирантка.

"Чистый" дизель

Студентка Ксения Баклашкина получила грант Фонда содействия инновациям на разработку технологии, которая позволит уменьшить содержание серы в дизельном топливе, что сделает его более экологичным. Ее проект победил в номинации "Ресурсосберегающая энергетика".

"В современном производстве моторного топлива достаточно жесткие нормы по содержанию серы. При этом наблюдается общая тенденция – фракционный состав добываемой нефти утяжеляется, что приводит к повышению содержания серы, а также азота, металлов и полиароматических аренов. Это негативно сказывается на качестве дизтоплива", – объясняет студентка ТПУ.

По данным молодого ученого, базовые производственные процессы на современных российских нефтеперерабатывающих заводах предусматривают гидроочистку – удаление серы и других "ненужных компонентов" из сырья для дизтоплива. Но это дорогостоящий процесс, с которым сложно достигнуть требуемых значений.

Баклашкина предлагает модернизировать гидроочистку за счет введения предварительного блока, в котором с помощью окислительных агентов будет проходить снижение содержания серо- и азотсодержащих соединений и полиароматических аренов.

"Это позволит снизить содержание серы до 10 мг/кг. Окислительные агенты известны давно. Наши исследования на различных видах топлива с разным содержанием серы показали, что данный процесс демонстрирует хорошие результаты. После него дизтопливо получается с требуемым количеством серы, а, значит, более экологичным", – говорит студентка.

Полученный грант в размере 500 тысяч рублей рассчитан на два года. За это время Баклашкина и ее научный руководитель разработают технологическую схему для дальнейшего проектирования производственного процесса на заводах.

"Сейчас мы находимся на стадии математического моделирования. На средства гранта мы подготовим исходные данные для пилотной установки. Далее планируем подаваться на грантовый конкурс программы "Старт" и в случае победы выходить на полупромышленные испытания", – резюмировала собеседница агентства.

Среди других проектов, получивших грант от Фонда содействия инновациям, – разработка для лечения желчнокаменной болезни и создание портативного прибора для автоматического типирования группы крови человека.

***

Ранее сообщалось, что количество томских политехников – победителей конкурса "УМНИК" – растет год от года как в количественном, так и в процентном соотношении от общей квоты, выделенной Фондом содействия инновациям для Томской области. Так, в 2018 году вуз показал лучший результат по количеству грантополучателей – Фонд поддержал сразу 10 проектов молодых ученых (всего в области насчитывалось 25 лауреатов).