U-media Рейтинг@Mail.ru
Автор: Виктория Абдуллина
Фото: Виктория Абдуллина

Казанские ученые, чья работа может изменить мир

Портал ProKazan.ru рассказывает о молодых ученых и их открытиях
ProKazan.ru пообщался с молодыми учеными, которые разрабатывают интересные и очень полезные вещи. Мы попросили их простым языком объяснить, чем они занимаются.
Рамиль Кашапов,
доцент кафедры биомедицинской
инженерии и управления инновациями Инженерного института КФУ
Рамиль Кашапов, 29 лет, физик-инженер

В инженерном институте я являюсь руководителем лаборатории прототипирования. Мы создаем прототипы, применяя аддитивные технологии. Проще говоря, это 3D-печать. Делаем мы это на серьезном оборудовании, которое работает на основе лазерных технологий. В принтере происходит спекание полимерных или металлических порошков, и на выходе получается изделие, которое практически не уступает по свойствам изделию, изготовленному стандартным способом.

Мы работаем по трем направлениям: создание прототипов, применение аддитивных технологий в медицине и получение материалов для 3D-печати.

Например, совместно с онкологическим диспансером и доктором Андреем Рудыком мы внедрили в практику изготовление анатомических моделей пациентов по компьютерной томографии. Допустим, у человека опухоль, которая прорастает в кость. Чтобы спланировать операцию по ее удалению, получаем КТ и цифровую модель кости с этим заболеванием. Потом печатаем на 3D-принтере эту часть тела с опухолью, например, череп. По получившийся модели врач планирует заранее, где и как он будет резать и определяет размер будущего имплантата. Это сокращает время, которое пациент проводит на операционном столе уже во время самой операции.

Ортез, изготовленный на 3D-принтере
В отличие от гипса, который обычно накладывают при переломе, ортез очень легкий и с ним можно спокойно принимать душ. Данную модель изготовили студенты Инженерного института. В круглое отверстие можно установить ультразвуковой прибор, который способствует скорейшему восстановлению кости.
Ирина Пиянзина, ассистент кафедры общей физики
Института физики
КФУ
Ирина Пиянзина, 28 лет, физик-теоретик

На данный момент считается, что обычные транзисторы, которые используются во всех электронных устройствах, в скором будущем изживут себя, поскольку наращивать их производительность будет более невозможно.

Для того, чтобы этого избежать, необходимо найти новые материалы для устройств микроэлектроники. Один из способов - это найти среду, в которой электроны располагались бы не в трех измерениях, а в двух - это привело бы к их высокой плотности.

Этим я и занимаюсь: моделирую гетероструктуры из оксидов переходных металлов, на стыке которых можно обнаружить двумерную проводимость и много других интересных физических явлений. С помощью компьютерных вычислений я рассчитываю свойства новых сложных материалов.

Если получается найти соединение с интересными свойствами, я пишу об этом статью. Потом в дело вступают экспериментаторы: они пытаются построить такую систему в реальности и проверяют мои теоретические предсказания. Если все работает, то эту технологию могут применить на производстве.

Транзисторы
Фото: Wikimedia Commons
Айрат каюмов,
доцент кафедры генетики института фундаментальной медицины и биологии КФУ
Айрат Каюмов, 36 лет, доцент кафедры генетики

Многие болезнетворные бактерии прикрепляются к тканям организма и медицинским предметам (катетерам, имплантатам), где образуют вокруг себя биопленку. Это очень большая проблема в медицине, так как биопленка защищает бактерии от внешнего воздействия, в том числе от нашей иммунной системы и от антибиотиков. Часто она является причиной реинфицирования, отторжения имплантов и даже сепсиса. Например, при слабом иммунитете стафилококк, который есть на коже почти у всех людей, образует пленки на ранах, пролежнях, мешая их заживлению и вызывая хронические язвы.

В лаборатории мы разрабатываем новые подходы к борьбе с болезнетворными бактериями именно в составе биопленки. Сейчас мы начали работать с различными животными и растительными протеазами - это ферменты, которые разрушают белок, а он как раз содержится в составе биопленки. То есть разрушив белок, можно разрушить биопленку.

Мы доказали, что обработка стафилококковой биопленки фицином (фермент из сока инжирного дерева) в 5-10 раз повышает эффективность антибиотиков и способствует более быстрому заживлению раны. Фактически это означает, что сотни людей быстрее выйдут из больниц, значительно снизится процент внутрибольничных инфекций и риск заражения крови. А вот на синегнойную палочку фицин не действует, у этой бактерии другая структура биопленки, и сейчас наша актуальная задача - найти инструмент для борьбы с ней.

Биопленка стафилококка под микроскопом
Ченгдонг Юань,
Старший научный сотрудник Химического института
им. А.М. Бутлерова
Чэнгдонг Юань, 31 год, химик

Я занимаюсь тем, что пытаюсь найти способ увеличения количества добываемой нефти из месторождения. В нефтяной промышленности это называется методами повышения нефтеотдачи пластов. В данный момент мое внимание сосредоточено на использовании термических методов, в том числе добычи с применением внутрипластового горения и закачивания пара. В этом случае воздух впрыскивается в нефтяные пласты и часть нефти воспламеняется - образуется зона горения. Эта зона горения поможет снизить вязкость сырой нефти и протолкнуть ее в скважину.

Сейчас наша работа сосредоточена на изучении механизма горения нефти и методах улучшения процесса горения (снижение температуры воспламенения и стабилизация зоны горения) с использованием инициаторов и катализаторов. В то же время мы разработали несколько новых катализаторов, которые помогут улучшить качество нефти в залежах во время закачки воздуха и впрыска пара.

Александр Наумчев,
старший научный сотрудник лаборатории программной инженерии университета Иннополис
Александр Наумчев, 31 год, разработчик

Мы занимаемся развитием технологии бесшовной разработки программного обеспечения. Она позволит ускорить работу программистов.

Например, вы хотите создать программу или приложение и записываете ваши требования в структурированном виде. Бесшовная технология на основе этих требований создает какие-то точки, на которые могут впоследствии опереться программисты. То есть требования, введенные на естественном языке, машина переводит на язык программирования, понятный разработчику.

Сейчас техническое задание (а оно может составлять 1000 страниц) осваивают сами разработчики. Они тоже люди и при прочтении задания могут что-то не понять или понять не так. Бесшовная технология должна минимизировать количество ошибок и избежать двусмысленности в интерпретации требований.

В настоящий момент перед нами стоят следующие вопросы: в каком виде должны быть представлены требования, чтобы их могла обработать машина? как сделать так, чтобы их мог ввести даже далекий от программирования человек?

Фото: Pixabay