«Растворимые» кости и супердроны: что изобрели ученые Башкирии

Башкирию по праву можно назвать родиной технологического прогресса. Ученые в постоянном режиме работают над новыми технологиями и инженерными решениями. Толчок для развития дают и объявленное Президентом России Десятилетие науки и технологий, и личная поддержка Главы республики.

«Объявленное президентом России Владимиром Путиным Десятилетие науки и технологий открывает широкие перспективы для самореализации наших ученых, исследователей, преподавателей высшей школы, подъема и популяризации деятельности научных коллективов университетов и академий, повышения их привлекательности для молодежи, – говорил Радий Хабиров. – Мы будем усиливать науку, развивать университеты. Наши молодые ученые должны иметь возможность проходить стажировку в ведущих вузах России, жить и работать в комфортных и достойных условиях».

Комфортные и достойные условия для научных деятелей уже созданы, теперь у них есть свой «дом» – Евразийский научно-образовательный центр, который стал ключевой платформой для научно-технологических достижений.

«Кампус призван стать синергией лучших умов, учиться и работать к нам будут приезжать талантливые ребята не только из разных регионов страны, но и со всего евразийского пространства. Как отметил Владимир Путин, Башкортостан стремится создать эталонное пространство для студентов, преподавателей и жителей. И я с полной уверенностью могу сказать, что мы прилагаем для этого все усилия. Мы вложили душу в каждый элемент кампуса, чтобы создать атмосферу современности и комфорта, сделать его центром притяжения молодежи, а еще и современным общественным пространством для всех жителей города», – подчеркивал премьер-министр республики Андрей Назаров.

В честь Дня российской науки «Башинформ» публикует обзор интересных, важных и перспективных проектов, над которыми работают светлые умы Башкортостана.

3D-печать органов человека

3D-печать давно перестала считаться экзотикой. Сейчас она активно используется как в быту, так и в производстве. Технология позволяет быстро создавать самые разные вещи – от небольших игрушек до деталей космических ракет.

Ученые Башкирии «печатают» новую медицину. Они научились изготавливать с помощью 3D-принтера «части» человека: от черепа до «растворимых» костей.

Специалисты лаборатории аддитивных технологий помогли восстановить участнику СВО стенки глазницы и часть лица после боевой травмы. Уникальную операцию провели челюстно-лицевые хирурги клинической больницы №21. Сначала ученые создали точную 3D-модель черепа пациента с реальными размерами и пропорциями. Затем сегментировали нужную часть и распечатали точнейшую пластиковую модель поврежденного участка черепа.

Успех первой операции сделал такой подход к помощи пациентам более доступным. Реконструкцию нижней стенки орбиты глаза провели уже трем пациентам.

«Модель черепа была создана из высокопрочного, устойчивого АБС-фотополимерного пластика, который выдерживает высокотемпературную стерилизацию», – подчеркнул руководитель проектов лаборатории аддитивных технологий Азат Билялов.

«Напечатанные» черепа – лишь один проект в богатом портфолио лаборатории. Ученые работают и над созданием индивидуальных стент-графтов для операций на аорте, самом крупном сосуде организма. Создается 3D-модель аорты конкретного человека, и хирурги могут «примерить» будущий протез виртуально, выбрать лучший вариант и спланировать ход вмешательства с миллиметровой точностью.

Не менее важна другая разработка – артикулирующий спейсер для тазобедренного сустава. Это временный имплант, который ставят при тяжелых инфекционных осложнениях после замены сустава. Благодаря точности печати, он идеально подходит пациенту, позволяя сохранить подвижность на время лечения. С помощью этой инновации уже проведено более 70 таких операций.

Новое революционное направление ученые-медики запустили в этом году. Они разрабатывают специальную керамическую пасту на основе гидроксиапатита для 3D-печати имплантов.

Почему это прорыв? Гидроксиапатит – это минерал, из которого в основном состоит наша костная ткань. Имплант из такого материала – не инородное тело, которое останется в организме навсегда. Он выполняет роль «умной строительной лесы»: поддерживает кость, а затем постепенно, без вреда, растворяется, замещаясь естественной тканью пациента. Организм сам достраивает кость, и в итоге не остается ничего лишнего. Такие «растворимые» импланты – огромный шаг вперед в травматологии и ортопедии.

Беспилотные системы

Развитие беспилотных систем в Башкирии, как и в целом по стране, активно набирает обороты. БПЛА используют не только для выполнения задач специальной военной операции, но и в мирных целях. Дроны помогают решать простые житейские вопросы.

Представьте себе беспилотник, который сам находит каждый куст борщевика, отмечает его на карте, а затем может точечно его уничтожить, минимизируя вред для почвы, других растений и человека. Это проект, над которым сейчас работает ученый из Стерлитамака Владислав Шепелев.

«Главная проблема в том, что борщевик – мастер маскировки. Он меняется в течение сезона и умеет прятаться среди другой растительности. Я разработал комплекс, в который входят дрон с камерами, баком и распылителями, и "мозг" – нейросеть, специально обученная видеть именно борщевик с точностью до 98%. Она не просто фиксирует заросли, но и прогнозирует, куда сорняк расползется в следующем году», – объясняет молодой изобретатель.

У проекта большие перспективы. Борщевик – общероссийская беда, которая досаждает фермерам, аграриям, лесоводам и садоводам. Технология Владислава Шепелева делает борьбу с ядовитым сорняком в разы эффективнее, экологичнее, а главное – дешевле. Потому что наш аналог будет в 2-3 раза дешевле зарубежных решений.

Актуальность разработки подтверждает и тот факт, что изобретатель выиграл грант в размере 500 тысяч рублей в конкурсе «УМНИК» от Фонда содействия инновациям. Грант позволит собрать работающий прототип и провести первые полевые испытания, превратив идею в реальный продукт.

Пока одни инженеры с помощью дронов покоряют небо, другие готовятся к работе на земле. Команда молодых ученых создала «умную тележку» для нефтегазовиков. Наземный беспилотник представляет собой машину на шасси с подъемным механизмом. Его можно будет использовать для перевозки по предприятию агрегатов и деталей, к примеру, на ремонтной базе, как основу для манипулятора, пожарного робота.

«Задача – безопасно и удобно перевозить по территории предприятия тяжелые агрегаты весом до двух тонн. Российских аналогов такой техники пока нет, а китайские не выдерживают нужной нагрузки», – говорит руководитель проекта Малик Низамутдинов.

Для создания «умной тележки» команда использовала передовой метод: сначала создали детальную 3D-модель, затем распечатали на 3D-принтере масштабный макет и написали для него уникальную программу управления, которую, к слову, уже запатентовали. Созданный макет хорошо «слушается» оператора, управляющего им через специальный пульт, может поднимать и опускать платформу на разную высоту и издаёт звуки различной частоты при езде вперёд и назад, что соответствует требованиям безопасности.

Сейчас инженеры переходят к созданию полноразмерного опытного образца, который планируют представить уже в текущем году. В будущем авторы проекта хотят запустить мелкосерийное производство нового продукта.

Практическая польза очевидна: такие беспилотные платформы могут стать основой не только для транспортировщиков, но и для манипуляторов, пожарных или инспекционных роботов, повышая безопасность и эффективность на промышленных объектах.

Биотехнологии

Уфимские ученые-альгологи [биологи, изучающие водоросли – прим.ред.] создали уникальную «столовую» для бактерий-помощников – питательную среду для быстрого роста цианобактерии Анабена. Они относятся к одним из самых перспективных микроорганизмов для биотехнологии.

Одни из самых крошечных и древних обитателей нашей планеты могут прокормить целый мир, вылечить почву и даже помочь в освоении космоса. Ученые часто называют цианобактерии «зелеными спасателями».

«Цианобактерии широко используются в качестве биоудобрений, для восстановления нарушенных и загрязненных земель, в качестве биологически активных добавок и в фармакологии. Они могут выживать в самых экстремальных условиях и вызывают большой интерес с точки зрения освоения космических пространств», – подчеркнула руководитель проекта «Стимуляторы роста и биопестициды на основе водорослей и цианобактерий», который реализуется в рамках Евразийского научно-образовательного центра, Лира Гайсина.

Но есть проблема: они очень медленно растут в лаборатории. Поэтому башкирские ученые создали особую питательную среду, которая заставляет их расти в разы быстрее. Проще говоря, биологи приготовили для них вкусный и полезный «обед», после которого бактерии начинают активно размножаться.

Это прорыв для области биотехнологий, потому что открывает новые перспективы: теперь, чтобы получить нужное количество ценного материала для создания биоудобрений или препаратов, потребуются не месяцы, а недели. Это удешевляет процесс и открывает дорогу для масштабного промышленного применения.

Разработка башкирских ученых уже прошла официальную экспертизу. Подана заявка на получение патента в Федеральный институт промышленной собственности. Это значит, что «рецепт» признан новым, полезным и не имеющим аналогов.