Skyscraper SU

Биологи МГУ разработают новые методы редактирования геномов

 Коллектив ведущих биологов России Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова приступил к реализации научного мегапроекта по разработке новых систем редактирования геномов. Работы проведут по нацпроекту «Наука и университеты», сообщили в пресс-службе МГУ.

Методы редактирования геномов в последние десятилетия развиваются семимильными шагами. Если даже 10 лет назад в арсенале ученых были бактерии-векторы и генные пистолеты, которые модифицируют геномы в произвольных местах, то сейчас основной инструмент — высокоточная технология CRISPR. С ее помощью можно редактировать только ДНК, а для работы с РНК она не подходит.

Так, команда биологов МГУ приступила к поиску новых технологий редактирования геномов. Ученые планируют начать поиски с бактериальных CRISPR-локусов, недавно давших популярную технологию CRISPR/Cas9. Также в планах изучение архитектуры геномов, поиск способов изменить их пространственную структуру и методов регуляции работы генома с помощью белков-аргонавтов. Подобные исследования могут привести к прорывам в агробиотехнологической промышленности и в лечении генетических заболеваний.

«На самом деле, технологии геномного редактирования, как ни смешно это звучит, сейчас сильно недооценены. С их помощью можно не только вносить в геномы изменения, но и управлять реализацией генетической информации, вообще обходясь без изменений в геноме. Когда вы проводите стандартное редактирование генома, это почти всегда не до конца селективно: изменения вносятся в геном не только там, где вам требуется, но еще и в нескольких других местах. Если же вы модифицируете стандартную технологию и заставляете ее работать как «регулятор» экспрессии генов, никаких ошибок у вас не будет. В рамках нашего проекта мы уделяем много внимания именно таким модифицированным вариантам технологии CRISPR», — отмечает руководитель проекта, член-корреспондент РАН Сергей Разин.

Ростех разработал уникальные микромодули на кристаллах

Холдинг «Росэлектроника» Госкорпорации Ростех завершил испытания первых российских микромодулей, функционирующих на кремниевых кристаллах. Они используются для защиты авиационной и космической бортовой электроники от перенапряжения и электростатического разряда. По своим характеристикам разработка не уступает лучшим зарубежным образцам и призвана заместить их на российском рынке.

Размеры одного модуля составляют всего 3×3×1 мм — в этом объеме смонтированы 10 кристаллов. Такое количество элементов позволяет использовать микромодули в авиационных и космических аппаратах для защиты бортовых вычислителей, высокоскоростных и приборных интерфейсов, высокоинтегрированных систем коммутации, интеллектуальных систем электропитания от перенапряжений и электростатического разряда.

«Уменьшение габаритов и массы электронно-компонентной базы при сохранении ее надежности и эффективности позволяет снизить энергопотребление приборов, упростить их конструкцию и расширить функциональные возможности. Компетенции ,,Росэлектроники" позволили создать микромодули, способные конкурировать с зарубежными образцами и заместить импортную продукцию», — сказал исполнительный директор Госкорпорации Ростех Олег Евтушенко.

Кристаллы, выращенные из чистого кремния, применяются в микроэлектронике из-за их особого свойства. Атомы в них расположены предсказуемым образом, что позволяет точно прогнозировать, как будет вести себя материал при том или ином электрическом воздействии. От количества кристаллов в устройстве зависит количество транзисторов, токопроводящих элементов, расположенных на их поверхности. Транзисторы выполняют всю вычислительную работу, соответственно, чем их больше, тем мощнее будет устройство.

«Технология многокристальных модулей являются перспективным инструментом миниатюризации всевозможной микроэлектронной и радиоэлектронной аппаратуры. Крайне важно, что в этом направлении нам удалось добиться полного импортозамещения и заложить основу для дальнейшего развития таких устройств», — заявил генеральный директор концерна «Вега» Сергей Скорых.

Разработка проведена по заказу Минпромторга РФ в рамках госпрограммы «Развитие оборонно-промышленного комплекса».

https://t.me/good_events_russia/4525

https://t.me/good_events_russia/4535

Белгородские ученые получили сталь с повышенной прочностью и пластичностью

Ученые Белгородского государственного национального исследовательского университета (НИУ БелГУ) запатентовали новый способ деформационно-термической обработки стали, который позволяет получить высокопрочную сталь с хорошей пластичностью, а также низкой магнитной проницаемостью и высоким сопротивлением коррозии, сообщил ТАСС старший научный сотрудник лаборатории объемных наноструктурных материалов БелГУ Дмитрий Панов.

«Обычно при холодной радиальной ковке коррозионно-стойкую аустенитную сталь подвергают укову не более 60%. Мы решили дать предельную степень деформации — уменьшить площадь поперечного сечения заготовки на 90–95%. Оказалось, что при такой большой деформации формируется градиентный материал, у которого при последующей термической обработке может формироваться уникальное сочетание высокой прочности и хорошей пластичности», — сказал Панов.

Он пояснил, что прочность и пластичность — это традиционно два противоположных друг другу параметра: если увеличивается одно свойство материала, другое, как правило, уменьшается и наоборот.

«А при нашей обработке получилось, что на определенном этапе оба свойства неожиданно выросли на 10–15%. Мы сейчас с коллегами пытаемся определить природу этого явления», — добавил ученый.

Исследования были проведены при поддержке Российского научного фонда. НИУ БелГУ получил патент на новый способ обработки стали. По словам ученого, их методика позволит получать заготовки для немагнитных коррозионно-стойких крепежных изделий, обладающих высокой прочностью и хорошей пластичностью. 

Пермские ученые разработали способ получения пористой проницаемой керамики

 Ученые из Пермского национального исследовательского политехнического университета предложили способ получения пористой проницаемой керамики, сообщили в Министерстве образования и науки Пермского края. Разработка проводилась согласно целям нацпроекта «Наука и университеты». 

Такую керамику можно использовать для изготовления фильтрующих материалов и получения катализаторов в нефтехимической промышленности и энергетике. В частности, ее применяют на производстве для очистки горячих жидкостей и газов от патогенных микроорганизмов или пылевидных частиц. 

Для получения материала разработчики смешали керамический оксидный порошок с водным раствором гелеобразующего полимера в пропорции (2-1):1. Далее они залили суспензию в форму для литья из немагнитного сплава и воздействовали на нее постоянным магнитным полем с индукцией от 5 до 10 мкТл. Полученную заготовку неделю выдерживали в морозильной камере при температуре не ниже −10°С. Затем ученые спекали суспензию в течение часа при высоких температурах на воздухе. В результате они получили керамику с открытыми порами и заранее заданной структурой. 

«Известные технологии получения пористой проницаемой керамики недостаточно экологичны, так как поры образуются за счет удаления токсичных газов и включают сложные технологические процессы. Наш способ позволяет управлять структурой керамики», — рассказала руководитель разработки, профессор кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций» Пермского Политеха Светлана Порозова. 

Используя новый способ, ученым удалось при различных условиях получить изделия с открытой пористостью, регулируемой в интервале от 14-16 до 35-45%, диаметр пор составил от 200 до 600 мкм. 

В России создали чип с ловушкой для атомов рубидия

Ученые разработали первый российский чип, в который встроена специализированная ловушка для холодных атомов рубидия. Это устройство поможет создать более совершенные атомные часы для спутников, а также другие научные приборы, для работы которых нужна высокая точность проведения замеров, сообщила пресс-служба НИУ ВШЭ.

«Холодные атомы используют в сферах, где требуется высокая точность, например, в GPS-навигации. Сейчас мы занимаемся разработкой атомных часов для космических зондов. Принцип их работы основан на том, что генератор часов должен постоянно поддерживать эталонную частоту, а значение этой частоты связано с изменением состояния атомов рубидия под воздействием микроволнового излучения», — заявил доцент НИУ ВШЭ (Москва) Антон Афанасьев, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Атомные чипы — устройства, которые способны захватывать и управлять движением одиночных атомов. Они широко используются при создании атомных часов, систем измерения времени, которые отслеживают его ход при помощи наблюдений за колебаниями атомов рубидия, цезия, иттербия и некоторых других химических элементов.

Как отмечает Афанасьев, первый российский атомный чип состоит из кремниевой пластинки, окруженной проводами. Когда через эти провода протекает электричество, они порождают магнитные поля, активно взаимодействующие друг с другом. В результате этого в определенной точке чипа возникает зона с минимальной силой магнитного поля, где атомам энергетически выгодно находиться, что удерживает их в данной области пространства и упрощает манипуляции с ними.

Первые проверки прототипа показали, что устройство способно очень долго удерживать около 30 тыс. атомов рубидия-85, охлажденных до температуры в 200 микрокельвинов (минус 273,1 градуса Цельсия). Это позволяет использовать его для разработки атомных часов, способных измерять время с рекордно высокой точностью при работе в космосе, а также для других научных целей.

В частности, ученые предполагают, что созданные ими чипы можно использовать для создания высокочувствительных детекторов гравитационных волн, а также космических сенсоров темной материи и энергии. Исследователи ожидают, что первые приборы такого рода будут разработаны российскими исследователями в следующем десятилетии.

«Мы планируем разместить в спутниках компактные системы на базе атомного чипа. Атомы будут использоваться для детектирования прохождения гравитационных волн через систему спутника. Также по картине интерференции можно будет исследовать другие космические явления: темную материю и энергию. Мы планируем реализовать этот проект в середине 2030-х годов», — подытожил Афанасьев.

https://t.me/good_events_russia/4540

https://t.me/good_events_russia/4538

В организме мышей нашли ген, ускоряющий ожирение

 Российские ученые обнаружили связь между отключением в организме мыши гена белка миторегулина и ускорением набора жировой ткани при постоянном потреблении жирной пищи, а также снижением активности митохондрий в организме животного. Новые данные помогут в исследовании наследственных заболеваний у людей, сообщила во вторник пресс-служба Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, чьи специалисты вошли в состав научной группы.

Авторы искусственно выключили в организме мышей ген миторегулина — недавно открытого белка, чья область влияния на организм до конца не изучена. После этого они проанализировали изменения состава сыворотки крови мышей. Исследование показало, что этот ген влияет не только на единичные процессы в клетке.

«Мы выяснили, что мыши с инактивированным геном миторегулина накапливают жировую ткань на жирной диете гораздо эффективнее, чем это делают мыши без изменений в генотипе. Также мы заметили, что состав метаболитов крови у мышей без миторегулина существенно изменился — это говорит об изменениях или поломке в процессах обмена веществ», — приводит пресс-служба вуза слова одного из авторов работы, профессора кафедры химии природных соединений химического факультета и директор Института функциональной геномики МГУ Петра Сергиева.

Исследователи сделали вывод, что целенаправленное изменение генома за счет блокирования гена миторегулина привело к снижению функциональной активности функциональной митохондрий. Эти выводы могут использовать для изучения аналогичных патологий у людей, считают участники исследования.

«Полученные результаты станут опорной точкой в исследовании функционирования энергетической фабрики клетки — митохондрии — и приблизят понимание наследственных заболеваний человека. Это одна из задач, реализуемых при помощи мегагранта в рамках нацпроекта «Наука и университеты», — говорится в сообщении. 

В Москве разработали сверхмощный прибор для СВЧ-оборудования

Новый электронный прибор для усиления радиоволн можно использовать в медицинском оборудовании, в исследованиях в области атомной физики, инспекционно-досмотровых комплексах и другой технике.

По техническим характеристикам устройство превосходит мировые аналоги. Выходная импульсная мощность — 3 мегаватта на частоте 9300 мегагерц с высоким КПД за счет использования нового принципа проектирования изделия.

Томский медицинский центр получил 20 приборов для научных исследований

 Томский национальный исследовательский медицинский центр (НИМЦ) получил благодаря нацпроекту «Наука и университеты» 20 приборов для проведения научных исследований. Об этом сообщил департамент информационной политики администрации Томской области.

«Субсидия в 203 млн рублей позволила центру приобрести порядка 20 приборов для научных исследований. Парк оборудования Томского НИМЦ пополнили лазерно-оптический ротационный анализатор эритроцитов, автоматический экстрактор нуклеиновых кислот, система высокопроизводительного секвенирования, сканирующий микроскоп для лабораторных исследований, установка для получения гипоксических и гипероксических газовых смесей и многие другие приборы», — сообщили в департаменте.

По словам директора Томского НИМЦ Вадима Степанова, центр уже третий год становится участником программы обновления приборной базы. «Рентгеновский компьютерный томограф, который позволит выявить новые легочно-сердечные и церебральные фенотипы постковидного синдрома, это уникальная для России ультразвуковая система для малых лабораторных животных для доклинических исследований новых терапевтических молекул, а также сервер для биоинформатического анализа генетических данных, криохранилище, платформа для автоматического электрофореза», — уточнил он.

Также центр получил лазерно-оптический ротационный анализатор эритроцитов, автоматический экстрактор нуклеиновых кислот, систему высокопроизводительного секвенирования, сканирующий микроскоп для лабораторных исследований, установку для получения гипоксических и гипероксических газовых смесей и многие другие приборы.

В Арктическом научном центре создали цикл калибровки квантовых сенсоров

 Полный цикл калибровки квантовых сенсоров создали в молодежной лаборатории научно-образовательного центра (НОЦ) «Российская Арктика» в Архангельской области благодаря реализации национального проекта «Наука и университеты». В ближайшей перспективе на их основе в Архангельске будут производить компактные и полностью автономные устройства геопозиционирования по магнитному полю Земли, сообщает пресс-служба губернатора и правительства Архангельской области.

«Новое устройство поможет определить параметры чувствительности кристаллов к внешнему магнитному воздействию. Разработкой таких приборов при заинтересованном содействии индустриального партнера занимаются специалисты физико-технического института имени Иоффе в Санкт-Петербурге», — говорится в сообщении.

По данным пресс-службы, проект реализован на 80%, его цель — научиться считывать сигнал магнитного поля с миниатюрных квантовых сенсоров, вмонтированных в чип, и переводить его в привычную информацию.

Квантовый магнитометр с теми же возможностями, что и в лаборатории, но уже в микроформате, появится, по словам ученых, в ближайшие два года. В лаборатории также искусственно выращенные алмазы с уникальными сенсорными свойствами проходят паспортизацию, в ходе которой выявляются внутренние микродефекты и напряжения.

Российские ученые создали пластик, сопоставимый с железобетоном

Смесь пластика и волокна позволяет получать термостойкие, прочные, долговечные и легкие изделия, способные переносить ультрафиолет, радиацию и химическое воздействие

Ученые и студенты Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) совместно с экспертами по полимерным материалам Института высокомолекулярных соединений РАН запатентовали устройство, с помощью которого создается необычный пластик. Из прочного, долговечного и легкого композита можно потом изготавливать как протезы для человека, так и цилиндры для двигателя внутреннего сгорания, сообщили в пресс-службе СПбПУ.

Над новым устройством около года трудились порядка десяти ученых и студентов. Разработчики пояснили, что для получения нового пластика смешиваются полимер и волокна: полимер в виде порошка заряжается электрически, затем превращается в псевдожидкость, через которую пропускаются волокна. Частички порошка облепляют волокна и проникают между ними, затем порошок плавится, превращаясь в субстанцию, похожую на мед, которая потом твердеет. На выходе получается композит, представленный в виде гранул.

«Композит — это многокомпонентный материал. Например, железобетон. Он состоит, соответственно, из железа и бетона. Мы создали очень близкий по физическим свойствам к железобетону композит, состоящий из полимера, грубо говоря, из пластика, и углеродных волокон. Пластик в композите отвечает за сжатие, а волокна — за растяжение. Стандартные технологии позволяют добавлять волокна, которые разрублены на мелкие кусочки, длиной в доли миллиметров — 300 микрон и даже меньше — это делается для равномерного распределения по материалу. Нам удалось увеличить длину волокон до нескольких миллиметров, тем самым придав материалу отличную прочность, сопоставимую с металлами», — пояснил ведущий научный сотрудник научно-образовательного центра «Биомеханики и медицинской инженерии» Высшей школы теоретической механики и математической физики СПбПУ Игорь Радченко.

Из такого композита можно изготавливать детские игрушки, протезы, и даже детали машин и механизмов — литьевым прессованием и литьем под давлением. Петербургские ученые сейчас испытывают несколько пробных деталей, напечатанных из нового материала на 3D-принтере. Для этого они преобразовали гранулы в филамент — нить для 3D-печати. Правильно подготовленная смесь пластика и волокна, по их словам, позволяет получать термостойкие, прочные, долговечные и легкие изделия, способные переносить ультрафиолетовые лучи, радиацию и химическое воздействие.

«Применять новый материал можно практически в любой сфере: машиностроении, авиастроении, судостроении, газовой и нефтяной промышленности, для создания космической техники и оборудования для общего и специального назначения. Мы разработали материалы и технологии их производства, из которых можно создать даже блок цилиндров для двигателя внутреннего сгорания. Он будет в разы дешевле и легче, его проще обрабатывать, сверлить в нем отверстия, создавать каналы для охлаждения», — отметил Радченко.

В Челябинске создали технологии, которые позволят заместить импорт

Ученые из Челябинска создали тепловым ударом теплоэлектрический материал, который поможет создать различные техустройства на замену импорту. Как сообщила доцент Челябинского госуниверситета (ЧелГУ) Елена Белая, на разработку способа получения алюмината меди получили патент.

«Мы пришли к выводу, что режим нагрева существенно влияет на фазовый состав конечного продукта. В итоге поняли, что при синтезе делаффосита необходимо использовать тепловой удар», — рассказала Белая.

Ученые ЧелГУ создали алюминат меди. Материал используют при создании технических устройств. В качестве теплоэлектрических материалов его задействуют в электрогенераторах. В этом случае агрегаты получают ряд преимуществ: простую конструкцию, отсутствие подвижных частей, бесшумную работу и повышенную надежность. Другие сферы применения: в качестве прозрачных электродов в плоскопанельных дисплеях, солнечных элементах и сенсорных панелях. Создаваемое оборудование приходит на замену импортных аналогов.

Разработку создали на кафедре химии твердого тела и нанопроцессов. Кроме Белой, в работе приняли участие ныне скончавшийся профессор Южно-Уральского государственного гуманитарно-педагогического университета Валерий Викторов, доцент кафедры ЧелГУ Игорь Ковалев, аспирант Александр Макогон и выпускница аспирантуры вуза Мария Прокопенко.

В рамках Десятилетия науки и технологий в России провозгласили политику широкого вовлечения молодых ученых в занятие научной деятельностью.