Наука в действии: как передовые лаборатории Башкирии меняют жизнь

Одно из важных для современной науки мест в республике – лаборатория аддитивных технологий и поиска малых таргетных молекул. Марс Галаутдинов, возглавляющий лабораторию аддитивных технологий, рассказал об уникальном для медицинского университета проекте. Созданная на средства республики лаборатория успешно сочетает инженерные и технологические направления с непосредственной медицинской практикой.

Особое внимание заведующий уделил практической подготовке студентов-медиков, которые в лаборатории осваивают современные методы 3D-печати и создания анатомических имплантов. Эти разработки применяются как в учебном процессе – для создания макетов сложных переломов и проведения олимпиад, так и в клинической практике – для планирования реальных операций.

Отдельно Марс Галаутдинов остановился на важнейшем проекте лаборатории – производстве индивидуальных стент-графтов. Эти устройства, предназначенные для предотвращения разрыва аорты, изготавливались на предприятиях в течение 3-6 месяцев. Лаборатория же сократила этот срок до 1-2 суток.

Такие разработки не только спасают жизни пациентов, но и позволяют будущим врачам приобретать практический опыт работы с передовыми медицинскими технологиями, готовя квалифицированных специалистов для системы здравоохранения.

В лаборатории поиска малых таргетных молекул ученые занимаются синтезом биологически активных веществ и радиофармацевтических лекарственных средств.

Галина Розит, заведующая лабораторией, отметила, что здесь ведется несколько проектов – разработка отечественного радиофармацевтического препарата для диагностики ишемической болезни сердца, не имеющего аналогов, и фармакопейных стандартных образцов для контроля качества лекарственных средств.

Задача стала особенно актуальной после 2022 года из-за санкций, поскольку импортные стандартные образцы перестали поступать, и теперь лаборатория должна синтезировать и стандартизировать их для отечественной фармацевтики.

Сотрудница Ирина Крылова объяснила, что в лаборатории сердечно-сосудистой системы исследуют кардиопротективную активность веществ. Она показала установку изолированного сердца, где моделируется инфаркт миокарда на органе для изучения воздействия веществ. После эксперимента сердце отправляется на анализ, где подтверждается или опровергается кардиопротективный эффект.

Лабораторию интересуют не только инфаркты, но и любые ишемические повреждения. На аппарате можно смоделировать ишемическое повреждение и оценить эффективность препаратов.

Она также описала процесс моделирования инфаркта на живом организме: животное анестезируют, переводят на искусственную вентиляцию легких, затем получают доступ к коронарной артерии и перевязывают ее.

Ирина Дмитриевна подчеркнула, что самое сложное в ишемическом реперфузионном повреждении – не сама ишемия, а реперфузия (восстановление кровотока), которая часто становится критическим моментом для пациентов после инфаркта. Поэтому важно, чтобы разрабатываемые препараты благотворно влияли и на этот процесс.

Еще один знаковый объект российской науки – лаборатория климата и мониторинга углеродного следа Уфимского государственного нефтяного технического университета, которая создает в Башкортостане передовую систему наблюдения за выбросами парниковых газов и анализа способности природных экосистем поглощать углекислый газ.

Руководитель лаборатории Руслан Шагалиев продемонстрировал специализированное оборудование и беспилотные летательные аппараты, используемые для проведения измерений, а также рассказал о работе на Евразийском карбоновом полигоне, где осуществляются все полевые исследования.

– Ключевым направлением нашей работы являются климатические проекты, — пояснил Руслан Данифович. — Мы проводим комплексные измерения потоков парниковых газов с использованием наземных и дистанционных методов. Исследования проводятся на различных типах экосистем, которые как выделяют, так и поглощают парниковые газы. Анализ этого баланса позволяет определить наиболее эффективные природные поглотители углекислого газа.

Выявление наиболее продуктивных экосистем открывает возможности для промышленных предприятий участвовать в реализации климатических проектов, направленных на компенсацию углеродного следа.

Следующая  уникальная площадка – лаборатория умной одежды «Киберателье» в УГНТУ. Руководитель лаборатории Ольга Будеева продемонстрировала инновационные разработки: технологии цифрового сканирования и 3D-моделирования, позволяющие создавать виртуальные прототипы одежды, что значительно сокращает время и ресурсы на проектирование.

Особое внимание привлекли экспериментальные образцы «умной одежды». Среди них – зимняя куртка для нефтегазовиков, разработанная для работы в экстремальных условиях. Как пояснила Ольга Николаевна, куртка оборудована датчиками загрязнения, движения и температуры, которые передают данные оператору для мониторинга состояния работников. Одежда способна подавать световые и звуковые сигналы при обнаружении опасности. В настоящее время этот прототип готовится к испытаниям и последующему внедрению в производство.

Также важным объектом науки является лаборатория репродуктивной биологии и клонирования растений. Она создана для изучения популяций редких и ресурсных видов растений флоры Башкортостана и разработки видовых стратегий их охраны. Это подразумевает создание индивидуальных стратегий сохранения каждого вида в естественной среде, на охраняемых территориях, а для наиболее редких растений – разработку технологий клонального микроразмножения.

Майя Ишмуратова, руководитель лаборатории, отметила, что наиболее изученными в республике оказались орхидеи – 38 встречающихся здесь видов занесены в Красную книгу. По результатам исследований опубликованы монографии, разработаны методики сохранения этих видов на особо охраняемых природных территориях. Лаборатория тесно сотрудничает с заповедниками «Шульган-Таш» и Южно-Уральским.

Майя Мунировна подчеркнула, что для каждого редкого вида разрабатывается персональная стратегия охраны. В качестве примера она привела работу с тюльпаном репария – недавно описанным видом, уже включенным в Красную книгу. Особенность этого растения в том, что оно размножается только вегетативным способом. Совместно с Южно-Уральским заповедником лаборатория успешно размножила этот вид и уже вернула первую партию растений в естественную среду обитания.

Музей авиационных двигателей является еще одним знаковым элементом в российской науке. Сергей Ли, заместитель начальника отдела профориентационной работы УУНиТ, рассказал, что в музее представлены двигатели военных самолетов, что является редкостью, поскольку подобная техника обычно не выставляется открыто. Он подчеркнул, что это не просто музей, а учебно-научная лаборатория конструкции авиационных двигателей, где проходят занятия со студентами. 

Экспозиция особенно полезна для иностранных студентов, которым сложно воспринимать техническую терминологию, а также для курсантов военно-учебного центра, которые там отрабатывают навыки ремонта и обслуживания военной авиации.

Он подробно описал один из экспонатов – легендарный турбовинтовой двигатель Николая Кузнецова, созданный более 70 лет назад и до сих пор используемый в ВКС России на самолетах Ту-95МС. Особенностью двигателя является высокая надежность в верхних слоях атмосферы благодаря мощной турбине и редуктору, позволяющему достигать скорости до 900 км/ч.

Далее Сергей Александрович перешел к турбореактивному двигателю самолета Ту-22, стратегического ракетоносца глобального позиционирования. Он объяснил, что конструкторы изначально закладывают в такие двигатели технологии, ориентированные на национальную индустрию, что делает невозможным их полноценное копирование без знания исходных технологий. Это объясняет, почему даже технологически развитые страны продолжают закупать сложные вооружения у России, США и Европы.

Не менее важное научное пространство – лаборатория прототипирования и 3D печати металлических изделий биомедицинского назначения. Нариман Еникеев, руководитель лаборатории, сообщил, что она создана для решения важной медицинской проблемы. При онкологических заболеваниях костей часто требуется удаление пораженного участка с последующей установкой металлического имплантата. 

Он объяснил, что хотя традиционные имплантаты из биосовместимых материалов как титан считаются надежным решением, они имеют существенный недостаток – несовпадение модуля упругости с костной тканью, что может приводить к воспалениям и другим осложнениям.

Для решения этой проблемы лаборатория разрабатывает пористые имплантаты с целенаправленно созданными порами, которые приближают механические свойства металла к характеристикам кости. Как отметил Нариман Айратович, дополнительные преимущества такой конструкции включают возможность заполнения пор антибиотиками или противоопухолевыми препаратами, создавая таким образом биоактивные имплантаты с функцией локальной доставки лекарств.

Еще одно важное для республики место – производственно-учебный центр Госкорпорации Ростех, созданный на базе ОДК-УМПО в 2021 году. Он специализируется на подготовке квалифицированных рабочих кадров для двигателестроительной отрасли. Образовательный процесс построен по практико-ориентированной модели, где 70% времени отводится на практические занятия и только 30% – на теоретическую подготовку.

Центр располагает современной материально-технической базой, включающей более 220 единиц оборудования, в том числе станки с числовым программным управлением. Инфраструктура включает 10 специализированных производственных участков (токарные, фрезерные, шлифовальные, слесарные, сборочные и другие) и 12 учебно-исследовательских лабораторий, оснащенных для изучения программирования станков с ЧПУ, пневмогидравлических систем, электроники и электротехники, промышленной механики и мехатроники, контроля качества продукции, материаловедения и других дисциплин.

Центр занимается непрерывной подготовкой рабочих кадров для предприятия по шести основным направлениям: станочная обработка металлов, мехатроника, контроль качества, слесарное дело, сборка авиационных двигателей и сварочное производство.

Обучение ведется для двух категорий слушателей: соискателей с рынка труда и студентов колледжей, с которыми заключаются договоры о целевом обучении. Для последних реализована дуальная система образования – практика в центре и теория в колледже.

Андрей Быбин, директор производственно-учебного центра, описал процесс обучения в лаборатории программирования, где на имитаторах станков отрабатываются навыки написания и отладки управляющих программ. Это экономически эффективнее обучения на реальном оборудовании и позволяет работать с разными системами управления.

Особое внимание директор уделил подготовке мехатроников, которые должны диагностировать и устранять неисправности в электрических схемах. Обучение строится на поиске специально внесенных ошибок в стендах, что моделирует реальные производственные ситуации.

Центр занимает 14,5 тысяч м², из которых 7,5 тысяч отведено под производственную зону с более чем 220 единицами оборудования. Обучение организовано по проектному принципу – каждый слушатель выполняет проекты разной сложности, приобретая необходимые компетенции для будущей работы на предприятии.

Республика не только активно развивает научно-популярный туризм, но и создает мощную исследовательскую инфраструктуру, которая работает на стыке науки, образования и реального производства. Башкортостан наглядно показывает, как эффективное сочетание государственной поддержки, академической науки и промышленного потенциала позволяет создавать инновационную экосистему, способную конкурировать на мировом уровне.

Фото: АНО «Национальные приоритеты».