В рамках национальной программы «Приоритет-2030» научный сотрудник Новосибирского государственного технического университета (НГТУ), кандидат биологических наук, активный участник Всероссийского общества изобретателей и рационализаторов (ВОИР) Екатерина Литвинова проводит масштабную серию исследований. Привлекая к исследовательской работе коллег и студентов, она начала разработку проекта «Новые инженерные решения и искусственный интеллект для МедБиоПрома». Особый интерес представляют результаты исследований молодых ученых и студентов в сфере использования необычного вещества — хитозана, в области утилизации пластиковых отходов, при создании цифровой платформы для связи науки и бизнеса.
Наука прирастает Сибирью
– В прошлом году вы были отмечены в номинации «Самый медийный ученый года НГТУ НЭТИ». Повсюду появляются публикации о ваших экспериментах, их результатами заинтересовались уже и представители отечественного бизнеса. Расскажите, в чем секрет вашего успеха?
– Наша сила в синтезе компетенций. Мы сознательно собрали междисциплинарную команду, куда вошли врачи, молекулярные биологи, генетики, ветеринары и инженеры. Это позволяет смотреть на любую проблему с разных сторон и находить нестандартные решения. Особую гордость вызывает то, как активно в лабораторию приходят работать студенты. Два года назад мы открыли в НГТУ направление «Биофизика и биотехнология» и со второго курса вовлекаем ребят в реальные проекты. Видеть, как растут молодые кадры, как горят их глаза — это бесценно. Растут и вступительные баллы на наше направление, что говорит о востребованности и престиже сферы деятельности.
Повязки – бойцам, желе – детям!
– Большое внимание в лабораторных исследованиях вы уделяете изучению природного вещества хитозана. Почему именно его вы выбрали как фундамент для инноваций?
– Хитозан – это не наше новое открытие, свойства этого вещества известны ученым уже более 200 лет. Это белый или слегка кремовый порошок, получаемый из хитина, входящего в состав панцирей ракообразных существ, а также насекомых и даже грибов. Уникальность вещества заключается в невероятно широком спектре его применения, начиная от медицины и заканчивая пищевой промышленностью. Ключевая особенность – в модификации. Мы с командой превращаем длинную линейную молекулу хитозана в своеобразные «сети». На такие «сети» в зависимости от поставленных задач можно «навешивать» различные элементы, усиливая одни свойства материала и подавляя другие. Это позволяет создавать целевые продукты для достижения конкретных целей.
– Какие задачи удается решать, применяя модифицированные формулы хитозана?
– Для начала, нам удалось создать серию регенерирующих повязок для медицины. Во время проведения форума «Армия 2024» на стенде ВОИР мы представили гелевую повязку, созданную на основе хитозана. Она обладает сразу несколькими функциями: доставляет антибактериальные препараты в рану, впитывает излишки эксудата, подавляет рост бактерий и служит матрицей для быстрого восстановления тканей. После проведения серии успешных испытаний, в том числе в зоне СВО, хирурги медицинских учреждений Новосибирска заинтересовались для использования в гражданской медицине. Спрос появился, и сейчас мы ищем производственную площадку для массового изготовления подобных повязок.
Кроме того, на основе хитозана наша команда создала энтеросорбент нового поколения. В отличие от известных аналогов, он не растворяется в желудке, а проходит через желудочно-кишечный тракт как «ёршик» и целенаправленно сорбирует вредные вещества, в том числе, холестерин и триглицериды. Планируем выпускать такой энтеросорбент в удобной форме, в виде желе или таблеток с приятным вкусом. Это поможет решить проблему приема медикаментов детьми.
Сок - плюс, краситель – минус
– Ваши исследования распространяются и на пищевую сферу? Расскажите, пожалуйста, подробнее о том, как в этой отрасли можно использовать хитозан.
– Недавно мы разработали биогель, который позволяет определять наличие искусственных красителей и нитратов в продуктах, причем не только в лабораторных, но даже и в домашних условиях. Тест представляет собой две пробирки, в одной из которых есть гель, а в другой – нет. В обе пробирки необходимо добавить продукт, который вы хотите проверить, например, вишневый сок. Затем нужно подождать 10-15 минут и проверить, не поменял ли раствор своего цвета. Если цвет в одной из пробирок относительно исходника изменился, значит, в составе продукта есть искусственный краситель.
Наконец, сейчас мы с командой активно создаем портативные фильтры для воды, которые эффективно удаляют микроорганизмы, вирусы и тяжелые металлы. Обычно в походных условиях люди потребляют воду, в которой все это содержится, и нет отечественных разработок быстро очистить воду в походе. Мы создали портативное небольшое устройство, содержащее в себе гель для очистки воды прямо в бутылке. Достаточно вставить устройство с гелем в любую пластиковую бутылочку, и все: очищенный «нарзан» можно смело пить сразу. Эксперименты показали, что вода будет полностью соответствовать всем санитарным стандартам.
Умный дом для червей
– Одно из самых перспективных направлений работы вашей лаборатории связано с биоэкономикой. В чем цель разработок в данном направлении?
– Сейчас многие исследователи работают над проблемой, как уменьшить углеродный след человека, используя при этом природоподобные технологии. Мы при проведении таких экспериментов просто подсматриваем за природой и адаптируем её решения под наши задачи. Один из самых популярных экспериментов в сфере биоэкономики – «Умный дом для червей», который позволяет перерабатывать органические отходы и при этом упрощать методы получения органических удобрений. «Умный дом для червей» оснащен специальными датчиками, которые отслеживают, как обитают и работают наши «квартиранты». Например, когда им не хватает влаги, сразу же подается сигнал тревоги, он приходит исследователям на мобильный телефон в виде сообщения. Таким образом, можно дистанционно отслеживать эффективность любого изобретения. Один из недавних экспериментов, где нам также помогают насекомые, – изучение технологии переработки пластика с помощью восковой моли. Исследуем, как и какие ферменты расщепляют полиэтилен в ламинированном картоне, и с помощью искусственного интеллекта рассчитываем математическую модель данного процесса. Наша цель – не просто сделать научное открытие, а создать модель будущей промышленной технологии для утилизации пластиковых отходов.
– В каких ещё областях вы применяете искусственный интеллект?
– Искусственный интеллект и машинное обучение – наши незаменимые помощники. Главный амбициозный проект связан с созданием цифровой платформы для укрепления контактов науки и бизнеса. Ученые смогут загружать на такую платформу данные о своих разработках, о созданных ими гелях или композициях, а промышленные заказчики смогут формулировать свои запросы к ученым. Искусственный интеллект будет анализировать базу и предлагать оптимальные пары «ученый-заказчик», радикально ускоряя трансфер технологий.
Время российской науки
– Какие у вас планы на ближайшее инновационное будущее?
– В ближайшей перспективе планируем запуск трех ключевых продуктов. Во-первых, создание линейки «умных» удобрений на основе стабилизированного геля. Такое производство уже финансируется нашими партнерами. Во-вторых, будем внедрять пылеподавляющий реагент для карьеров. Вся документация готова, сейчас ведем переговоры о внедрении. В-третьих, это выпуск БАДов на основе нашего геля. Запустив производство геля пищевого качества, мы откроем дорогу целому ряду продуктов для здорового образа жизни.
– В чем вы видите свою главную миссию как ученого и руководителя?
– Считаю, что миссия современного ученого — не просто генерировать знания в лабораториях, но быть проводником идей, осуществлять связь между наукой и реальным сектором экономики. Мечтаю создать при нашем вузе полноценный Research and Development Center, который будет решать конкретные задачи индустриальных партнеров, создавая для них новые продукты. Наша цель — не просто изобретать, а создавать работающие технологии, которые приносят реальную пользу людям. Хочу видеть продукты нашего труда на полках магазинов или аптек, получать при этом обратную связь от людей. Вот главный драйвер всей нашей команды. Хочется видеть больше изобретений, на этикетке которых будет написано: «Создано российскими изобретателями». Российскими, значит, нами.
#ПридуманоЖенщинами #воирфест #воир #МинобрнаукиРоссии #десятилетиенауки #наука #изобретения