Ко Дню российской науки: какими открытиями отличились учёные вузов РТ

В этом году к празднику решено приурочить открытие тематического Года науки и технологий, которым официальной объявлен в России 2021-й год. По мнению президента РАН Александра Сергеева, провозглашенный Президентом РФ Владимиром Путиным Год науки позволит переломить ситуацию в научной сфере благодаря «акценту сверху».

Портал «Вверх» выяснил, какими открытиями отличились учёные ведущих вузов Татарстана – КФУ, КАИ, КХТИ и КГМУ в прошлом году.

КФУ: от коронавируса до трудноизвлекаемой нефти и «перевооружения»

Проректор по научной деятельности Казанского федерального университета (КФУ), директор Института геологии и нефтегазовых технологий, доктор геолого-минералогических наук, профессор Данис Нургалиев рассказал порталу «Вверх» об основных успешных проектах, реализованных учёными КФУ в 2020 году и грандиозных планах на год наступивший.

По словам собеседника, в прошлом году КФУ выиграл два мегагранта в рамках Постановления Правительства РФ по приглашению ведущих ученых. Оба гранта – в медико-биологической области. Один проект касается исследования мышц, в том числе, сердечных мышц человека и приматов, и является, по сути, частью международной программы MUSCLE-FANTOM по функциональной аннотации генов разных типов мышц. В качестве приглашённого учёного в КФУ прибудет профессор Хаяшизаки Йошихиде (Университет Джунтендо, Япония) – один из крупнейших в мире специалистов в области геномики человека и один из основателей международного исследовательского консорциума FANTOM.

Как сообщил Данис Нургалиев, другой мегагрант посвящён изучению того, как митохондрии связаны с воспалительными процессами и процессами развития опухолей.

«Митохондрии – это органеллы клеток, которые отвечают за обеспечение клеток энергией, но, оказывается, их функции намного шире. И изучение этого явления имеет огромное практическое значение с точки зрения создания эффективных лекарств для исключения нарушений в работе митохондрий и лечения, в том числе, онкологических заболеваний. Профессор Симон Ханс-Уве, известный во всем мире специалист в этой области, приедет к нам из Швейцарии», – пояснил он.

По словам собеседника, накопленные компетенции позволили Казанскому университету оперативно вступить в бой с чумой XXI века – новой коронавирусной инфекцией.

«Учёные и врачи университета создали тест-системы для определения иммунитета против COVID-19, разработали прототипы вакцин, развернули клинико-диагностическую лабораторию для определения возбудителя заболевания, обеспечили научное сопровождение республиканского проекта по применению плазмы крови от переболевших коронавирусной инфекцией для лечения тяжёлобольных пациентов», – отметил Данис Нургалиев.

Кроме этого, у учёных-медиков КФУ есть успехи и в направлениях, которые не связаны с COVID-19. Важные результаты получены в области сверхранней диагностики онкологических, сердечно-сосудистых, иммунных и других заболеваний, индивидуальному подбору лекарственных препаратов и оценки эффективности проводимого лечения, предсказания развития устойчивости к лекарственным препаратам и рецидивов заболеваний. «Активно разрабатываются новые методы доставки лекарственных препаратов с помощью наночастиц и биоподобных микровезикул стволовых клеток человека. На основе генных и клеточных технологий создаются новые методы лечения социально значимых и редких, орфанных заболеваний, для многих из которых на сегодняшний день нет эффективных способов лечения», – отметил собеседник.

Не без гордости Данис Нургалиев рассказывает о том, что успехи учёных КФУ в области поисков, разведки и разработки нефтегазовых месторождений не остались незамеченными. Так, в предметном рейтинге агентства QS Казанский федеральный университет вошел в топ-75 лучших вузов мира по предметному рейтингу «Нефтегазовое дело».

«И, пожалуй, самое большое достижение 2020 года – это победа в конкурсе на создание научных центров мирового уровня (НЦМУ) в рамках национального проекта «Наука». НЦМУ создается по приоритетному направлению «Экологически чистая ресурсосберегающая энергетика, эффективное региональное использование недр и биоресурсов» в формате консорциума. Казанский федеральный университет стал головной организацией в НЦМУ «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты» в кооперации с Уфимским государственным нефтяным техническим университетом, Российским государственным университетом нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М.Губкина, Сколковским институтом науки и технологий, –отметил проректор вуза. – В настоящее время работа по этому проекту развернулась на полную мощность. Уже получены первые результаты, которые в этом году начнут внедряться в нефтяных и нефтесервисных компаниях не только России, но и за рубежом. Мы получили грант на шесть лет в размере почти 3 млрд рублей. Значение не только в сумме гранта, но и в том, что можно запланировать работы на достаточно длительный срок и получить действительно значимые результаты».

По его словам, главными целями этого проекта являются создание технологий для обеспечения запасами доступной нефти и существенного уменьшения себестоимости нефти. Указанные технологии создаются с использованием самых современных инструментариев изотопной и элементной геохимии, тонкой химии природных углеводородов, спутниковых методов, сквозных технологий, достаточно серьезных математических методов и супервычислений, а также широкого применения беспилотных летательных аппаратов, прокомментировал Данис Нургалиев.

Многие крупные проекты, реализуемые учёными КФУ, связаны с нефтяной тематикой. Один из них – совместный проект с «Татнефтью» по увеличению коэффициента извлечения нефти на примере Ромашкинского месторождения.

«Мы хотим существенно расширить доступные запасы этого месторождения и создать технологии для экологичной и дешёвой добычи этих запасов. Коэффициент извлечения нефти обычно не превышает 0,3-0,4. Получается, что до 60-70 процентов нефти остаётся в земле. И мы начали разбираться, что это за нефть? Часть, конечно, трудноизвлекаемая. Но другая часть – жидкая, хорошая нефть, но мы не можем её добыть, потому что она находится в пространстве между водными каналами, которые мы формируем при закачке воды. Мы разработали интересные технологии, которые позволяют найти такую нефть и контролировать её эффективную добычу. А как же быть с вязкой и другими типами «трудной» нефти? Её тоже необходимо добывать, – убеждён ученый. – Ведь есть и инфраструктура – скважины, трубопроводы, кадры и оборудование на этих территориях. Даже если извлекать такую нефть дороже, чем обычную жидкую нефть, её всё равно выгодно здесь добывать. Мы под эту нефть тоже разрабатываем экологичные и экономичные технологии. Например, сегодня с нашей лёгкой руки успешно развиваются «технологии нефтепереработки под землёй», когда мы разжижаем сверхвязкую нефть в пласте с использованием катализаторов. Нужно переосмыслить взгляд на дальнейшую разработку «старых» месторождений. По сути, это новая парадигма разработки гигантских месторождений, находящихся на поздней стадии. Эту идеологию развиваем сегодня в рамках НЦМУ уже на других гигантских месторождениях, работая с крупными компаниями по этому направлению».

Данис Нургалиев также отметил проект с компанией ТНГ-групп по автоматизации и цифровизации сейсмических исследований на необжитых территориях с использованием беспилотных летательных аппаратов.

По словам проректора, в 2020 году по инициативе Минобрнауки России удалось сохранить порядка 150 студентов КФУ после выпуска из вуза в его стенах для трудоустройства.

«У нас очень много молодых талантливых ребят, которые оканчивают университет и хотят остаться работать в университете, но у нас нет столько рабочих мест. Они выходят на рынок и не могут найти подходящую работу, потому что некоторых не устраивает уровень зарплаты или работа не интересна им. Тогда они уезжают, в лучшем случае – в столицы, а потом и за рубеж. Но если им предложить работу в университете, то они с удовольствием остаются. В этой связи Министерство науки и образования РФ в рамках национального проекта «Наука» выделило некоторым университетам, в том числе КФУ, средства на зарплату ребят только что окончивших бакалавриат, магистратуру, аспирантуру по конкурсу. Мы провели такой конкурс и отобрали почти 150 молодых талантливых и желающих работать в науке ребят. Часть из них продолжают учиться в магистратуре, аспирантуре и работают инженерами, часть – уже приняты научными сотрудниками. Они вовлечены в работу различных грантов, проектов, хоздоговоров. После окончания учебы они не уехали за рубеж, не устроились в другие места, а начали работать у нас. Думаю, что значительная часть этих молодых людей хочет остаться у нас работать. Мы через год снова проведём конкурс, выберем среди них лучших, и продлим с ними контракт. Это очень хорошая работающая программа», – рассказал он.

В этом году КФУ подаст новую заявку на участие в программе, чтобы трудоустроить ещё большее количество выпускников.

В рамках национального проекта «Наука» предусмотрено обновление половины приборной базы ведущих научных центров и университетов. КФУ попал в эту программу, и на модернизацию парка научного оборудования университету выделено около 1,5 млрд рублей. Только в прошлом году на эти цели КФУ получил более 210 млн рублей, сообщил проректор. По мнению Даниса Нургалиева, благодаря современному оснащению, квалифицированным кадрам удаётся выстраивать эффективную работу с бизнесом.

«Несмотря на пандемию, мы не заметили, что у нас уменьшилось количество договоров и их объём, – подчеркнул он. – В прошлом году мы получили почти полмиллиарда рублей с договоров с компаниями по реализации различных проектов, это без учёта грантов различных фондов. На этот год у нас уже заключён или в стадии оформления портфель договоров примерно на такую же сумму».

«На 2021 год у нас большие планы по реализации нескольких крупных проектов. В этом году будет объявлена новая программа стратегического академического лидерства «Приоритет 2030» (она организована вместо завершившегося в 2019 году проекта «5–100», который был запущен в 2012 году для повышения конкурентоспособности российских вузов в мире). Скорее всего, в марте будет объявлен новый конкурс, в котором Казанский федеральный университет, конечно же, будет участвовать, – подчеркнул Данис Нургалиев. – Если предыдущая программа была направлена на международную конкурентоспособность, то нынешняя во многом – на Россию, на решение проблем регионов. Конечно, мировые вызовы она тоже будет держать на прицеле, но больше направлена на Россию, что очень правильно».

КАИ: от космоса до квантовых технологий

Проректор КНИТУ-КАИ по научной и инновационной деятельности Сергей Михайлов вспоминает, что изначально КАИ представлялся как Институт конструкторско-технологического сопровождения авиационной отрасли, когда создавался в 1932 году.

«С 1992 года КАИ стал университетом. И его сфера влияния вышла за рамки авиационной промышленности. Сегодня КАИ сопровождает всю машиностроительную отрасль, в том числе, и оборонные предприятия, и предприятия в области космоса, электроники и так далее», – подчеркивает он.

Говоря о крупных достижениях учёных КАИ, Сергей Михайлов отметил, что университет меньше занимался фундаментальными исследованиями, сделав акцент на прикладных исследованиях. По словам собеседника, по итогам 2020 года КНИТУ-КАИ впервые вошёл в общий международный рейтинг университетов Times Higher Education, заняв место в диапазоне 1000+ среди 1 527 университетов мира и 17-е место среди 48 российских вузов. Кроме того, КАИ впервые вошёл в Топ-500 предметного рейтинга Times Higher Education в области физических наук, заняв место в диапазоне 401-500 среди 1 126 университетов мира и 11-13 место среди 42 российских.

По мнению проректора, прекрасные результаты учёные вуза получили в сфера квантовых технологий.

«КАИ создал защищённую линию квантовых передач, протяжённостью 143 километра. По состоянию на весенний период 2020 года это было лучшим результатом в мире, – сообщил Сергей Михайлов. – Сегодня наши учёные занимаются вопросами квантовой памяти. По истечению определённого периода мы сможем заявить, что у нас получены просто прекрасные результаты, поскольку готовимся к кооперации с другими университетами в этой сфере».

По направлению лазерных аддитивных технологий КАИ также есть, чем гордиться. Тем более кафедру лазерных технологий возглавляет нынешний ректор Альберт Гильмутдинов.

«Получены прекрасные результаты в области создания новых порошковых материалов. И сегодня мы готовим заявку по созданию промышленной машины по сфероидизации порошков для аддитивных промышленных технологий», – сообщил собеседник.

Кроме того, создана промышленная установка электролитно-плазменной полировки изделий.

«Получен новый фундаментальный результат по активизации лазерных процессов с применением акустического излучения. Одно дело – аддитивные лазерные технологии сами по себе, а если идет ещё и акустическое воздействие, то свойства материалов значительно улучшаются. Получены просто прекрасные результаты, опубликованные в высокорейтинговых мировых журналах», – сказал он.

Ещё одно успешное для учёных КАИ направление – композиционные технологии.

«Сегодня университет может гордиться тем, что способен реализовать свои результаты от разработки проекта, конструкторской документации, подготовки оснастки, изготовления опытных образцов, подготовки серийной оснастки, специалистов, испытаний изделия и передачи технологий заказчику. Полный цикл в одно окно мы можем провести», – утверждает доктор наук. – Эта работа под ключ. Мы обладаем всем необходимым набором лицензий».

Кроме того, по словам Сергея Михайлова, проведена большая работа по модернизации вертолёта Ка-226Т по линии Минобороны в части замены металлических, алюминиевых конструкций элементов на композитные и металлокомпозитные конструкции. Контракт завершается и передаётся в серийное исполнение.

«Весной мы будем проводить у себя в лаборатории испытания обновлённой машины, изготовленной с применением композитов, – сообщил он. – Две готовые машины прибудут к нам на большой цикл испытаний».

Обширная работа проводится каистами по гособоронзаказу в части беспилотной тематики. Кроме того, КАИ сотрудничает с АО «Уральский завод гражданской авиации» по самолёту  L 410, который передан чехами по лицензии на сборку в Россию. Также ведётся работа учебно-тренировочного самолёта для Минобороны России – в настоящее время идёт процесс подписания соответствующих контрактов. Для Казанского вертолётного завода готовится предложение по модернизации вертолёта Ми-38. «Требуется применение новых материалов и технологий, что позволит повысить технико-экономические показатели этой машины», – убеждён проректор КАИ.

По словам Сергея Михайлова, учёные КАИ проводят большую работу по композитным материалам и для космической отрасли.

«Мы работаем над созданием сверхлёгких конструкций для космических аппаратов, – перечислил он. – Это также элементы конструкций с интеллектуальными принципами, конструкций, которые позволяют держать в памяти форму при изменении внешней среды или состояния. Сегодня эти конструкции уже внедряются в летательные космические аппараты».

Из новых направлений, в которых КАИ начинает работать, Сергей Михайлов отметил судостроение.

«Для нас это новая ветка работ в области композитных технологий. Сейчас идут переговоры по созданию гребных винтов изменяемого шага из композитов. Эту тему мы сейчас будем развивать вместе с республикой», –сообщил он.

Резюмируя, Сергей Михайлов подчеркнул: КАИ очень активно работает с разными отраслями промышленности. Единственный минус – лишь 17-18 процентов от объёма продукции университета идёт в интересах предприятий Татарстана, говорит собеседник:

«В основном, мы работаем на российский промышленный комплекс. В Татарстане необходимо использовать новые механизмы, чтобы в работу с университетом более активно включать предприятия республики. Но механизмов финансирования не так много. Сегодня большинство предприятий Татарстана входят в вертикально интегрированные структуры, и все решения о финансировании принимаются управляющими компаниями. В этом состоит вся сложность. Нужно на государственном уровне решать эту задачу, поскольку запускается нацпроект «Наука и университеты». Россия должна войти в десятку крупнейших экономик мира, финансирующих разработки и исследования. А это симбиоз учреждений науки, образования, реально действующего сектора экономики. И в рамках реализации этих программ нужно запустить новые механизмы – найти источники привлечения внебюджетных средств в софинансирование проектов НИОКР, выполняющихся университетами и научными организациями».

КГМУ: вхождение в Топ-10 ярких научных открытий 2020 года

Как рассказал порталу «Вверх» начальник научного отдела КГМУ Рушан Валиев, главным достижением стало включение проекта Казанского медуниверситета в Топ-10 ярких научных открытий 2020 года. Речь идёт о проекте «Обогащённый генетическим материалом аутологичный лейкоконцентрат для лечения ишемических и травматических повреждений, нейродегенеративных и инфекционных заболеваний» под руководством завкафедрой медицинской биологии и генетики КГМУ, профессора Рустема Исламова.

Комментируя особенности проекта, собеседник отметил:

«Разработан простой, безопасный и экономичный способ получения белых кровяных телец, обогащённых искусственным генетическим материалом. Для этого из цельной крови пациента отделяют лейкоциты, используя специальный крахмал. Затем к лейкоцитам добавляют терапевтический ген или комбинацию генов в составе неопасного вирусного вектора, доставляющего терапевтические гены в лейкоциты. На следующие сутки полученный препарат может быть введён обратно пациенту в кровь».

По словам Рушана Валиева, такая методика обладает несколькими преимуществами: лейкоциты легко перемещаются по кровяному руслу и проникают в разные ткани, не вызывая иммунный ответ. А генетический материал, который они транспортируют, обеспечит производство полезных для пациента белков.

«Технология показала эффективность на крысах и мини-свиньях, теперь учёные готовы приступить к масштабным доклиническим испытаниям препарата, – сообщил он. – В будущем использование технологии позволит людям справиться с последствиями инсульта, нейротравм и дегенеративных заболеваний нервной системы, корректировать нарушения свёртываемости крови, стимулировать рост кровеносных сосудов при инфаркте, увеличить скорость регенерации костной ткани и не только – в зависимости от тех терапевтических генов, которые будут нести лейкоциты».

Ещё одно достижение КГМУ – вхождение в научно-образовательный центр мирового уровня, созданный Указом Президента РТ Рустама Минниханова от 24 февраля 2020 года, с 12 проектами. Среди них: раннее выявление семейной гиперхолестеринемии у лиц трудоспособного возраста и членов их семей с целью снижения смертности от болезней системы кровообращения (доц. Д.Садыкова); создание первого отечественного противоопухолевого химиопрепарата препарата – ингибитора микротрубочек деления (проф. С.Бойчук); разработка и внедрение генетически модифицированного лейкоконцентрата для персонифицированной прецизионной генной терапии в систему здравоохранения РФ (проф. Р.Исламов); разработка систем направленной  доставкой лекарственных средств  (доц. Р.Мустафин); разработка диагностического комплекса на основе ДНК-технологий и биоимпедансного анализа для профилактики и лечения ожирения. (с.н.с. И.Ахметов); аутистические расстройства как медико-социальная проблема (проф. И.Семина); генно-клеточные технологии для лечения болезни Альцгеймера (проф. М.Мухамедьяров) и ряд других.

По словам собеседника, в течение 2020 года в Казанском государственном медицинском университете проводилось более 80 клинических исследований лекарственных средств (II - IV фазы), из них более 60 процентов – международные многоцентровые клинические исследования. Также проведено более 100 клинических испытаний медицинских изделий в форме анализа и оценки клинических данных.

КХТИ: от парников до отпечатков пальцев

По данным пресс-центра Казанского национально-исследовательского технологического университета (КНИТУ-КХТИ), в конце 2020 года Министерство науки и высшего образования РФ подвело итоги конкурса среди молодых учёных и аспирантов, ведущих научные исследования по приоритетным направлениям модернизации российской экономики. Авторы наиболее перспективных работ стали стипендиатами Президента РФ. В числе победителей – три представителя КНИТУ.

Так, работа доцента кафедры физической и коллоидной химии Александра Крупина «Высокочувствительные сенсоры кислорода, температуры и УФ-излучения на основе анизатропных соединений лантаноидов (III)» раскрывает перспективы использования люминесцентных сенсоров в качестве удобной и недорогой альтернативы многим другим сенсорным и сигнальным системам в аналитической химии, экологии, технологическом контроле, общественной безопасности и лабораторной практике.

«Интерес к ним обусловлен такими их преимуществами, как сравнительно низкое энергопотребление, высокая чувствительность, возможность бесконтактного обнаружения, высокая помехозащищенность от электромагнитных и радиационных полей, способность передавать аналитический сигнал без искажения на большие расстояния, высокая плотность передачи данных. Потенциал возможного применения широчайший – от использования в космических исследованиях до маркирования денежных купюр для предотвращения их подделки», – отмечают в вузе.

Ещё один победитель – доцент кафедры переработки древесных материалов Дмитрий Просвирников с исследованием «Теоретические основы химической и биохимической конверсии активированных методом паровзрывной обработки лигноцеллюлозных материалов в альтернативные энергоресурсы». Суть предложенного молодым учёным метода заключается в особой технологии обработки растительного сырья для последующего использования в самых разнообразных формах и качествах – от производства древесных плит и кормов для скота до различных видов жидкого и газообразного топлива.

Немаловажно то, что он достаточно прост (внешне часть процесса ассоциируется с процессом «взрывания» зерён при изготовлении попкорна), экономичен, позволяет быстро добиваться результата и может быть востребован во всех отраслях, где используются зелёные корма, остаются древесные отходы и производятся различные виды топлива. В частности, технология может решить задачу быстрой и недорогой трансформации в топливо отходов, остающихся после лесозаготовок. Другое перспективное направление – улучшение рациона для телят путём добавления активированной массы в комбикорм.

2020 год был также знаменателен тем, что группа физикохимиков КНИТУ выиграла конкурс на получение грантов Российского научного фонда в рамках Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учёными, в том числе молодыми учёными. В течение трёх лет исследовательский коллектив будет получать по 5 млн  рублей ежегодно на проведение фундаментальных исследований в области соединений лантаноидов. Базирующуюся на кафедре физической и коллоидной химии исследовательскую группу возглавил Александр Крупин. Темой исследования стали «Люминесцентные отпечатки пальцев на основе композитов анизометричных координационных соединений лантаноидов (III) и гибридных квантовых точек как уникальные материалы идентификации документов, изделий и технологий».

«Наши разработки касаются очень востребованной темы, связанной с использованием уникальных свойств соединений лантаноидов и квантовых точек в области информационной безопасности, маркировки товаров, изделий и документов с высокой степенью защиты. Сейчас в мире это направление активно развивается, мы за достижениями коллег постоянно следим, активно публикуемся в журналах первой квартили и уверены, что наши подходы и результаты не только не хуже, но в чём-то и опережают зарубежные разработки», – рассказал Крупин.

Кроме того, учёные КНИТУ создали и запатентовали материал, преобразующий УФ-излучение в яркую оранжево-красную люминесценцию Eu(III). Эта новость сулит большие возможности для аграриев – в скором будущем новое покрытие, нанесённое на стекла их парников, поспособствует повышению урожайности. Один из руководителей проекта – доктор химических наук, заведующий кафедрой технологии косметических средств КНИТУ Андрей Князев.

По его словам, в современных крупных теплицах урожай приходится выращивать с помощью света электрических ламп, заменяющих растениям солнце. Это очень затратно, и было бы неплохо использовать вместо электричества естественный солнечный свет. Однако минеральное стекло, используемое для парников, не пропускает основную часть его спектра. Но если нанести на стекло слой нового покрытия, ультрафиолет преобразуется в красный свет, который не только беспрепятственно проникает в теплицу, но и благотворно влияет на созревание плодов. Аналогов «светопреобразующей полимерной композиции», которую создали учёные КНИТУ, больше нигде пока нет, заверяют в вузе.

Главное достоинство покрытия в том, что оно необычайно стойкое и может держаться на стекле годами, выдерживая солнечные лучи, осадки и перепады температур. Любой другой «краситель» быстро выгорит и не сможет создавать ту самую оранжево-красную люминесценцию Eu(III), столь полезную для растений. Несомненным достоинством является простота нанесения уникального материала – он распыляется из аэрозольного баллона подобно автомобильным краскам. Но, в отличие от последних, токсичных веществ в атмосферу не выделяет.

Кристина Иванова