1. Космическая фабрика по синтезу биохимических молекул
Экспериментальная установка может создавать космос в условиях лаборатории. А точнее, воспроизводить внутри себя условия из разных точек Вселенной — например, мест образования звёзд или холодных молекулярных облаков. такую установку учёные из Самары, и заработать она должна до конца 2023 года. Проводить эксперименты на фабрике будут в Центре лабораторной астрофизики СФ ФИАН. С помощью установки исследователи планируют изучать, как формируются сложные органические соединения в космосе, и тестировать перспективные материалы для обшивки спутников, ракет и космических кораблей на радиационную прочность.
Принцип работы фабрики такой: мощные насосы создают внутри сверхвысокий вакуум, а регуляторы — выстраивают нужный уровень температуры, от −269 до +76 ºС. Главный элемент конструкции — серебряное зеркальце размером в 1 см². Во время экспериментов оно, подобно частицам звёздной пыли, покрывается тонким слоем льда, а затем прицельно облучается пучками фотонов, электронов и прочих частиц. Исследователи рассчитывают, что в результате удастся получить биологически важные молекулы, аналогичные тем, что образуются во Вселенной. Только во много раз быстрее: десять часов работы на фабрике будут приблизительно равны миллиону лет облучения в космосе.
2. Рыбоводная установка замкнутого водоснабжения (УЗВ)
Такая в Молодёжной лаборатории генетических технологий в агро- и аквахозяйстве ВИЖ имени академика Л. К. Эрнста. Рыбоводная установка — система искусственных водоёмов, в которых рыбы растут от оплодотворённой икринки до взрослой особи. Главная фишка установки в том, что воду там не нужно постоянно обновлять и чистить. За её состояние отвечает многоступенчатая система из разных фильтров. В такой установке рыба растёт быстрее, а ресурсов на её содержание уходит меньше, чем в аквариуме.
Конечно, это нужно не для подготовки будущего обеда научных сотрудников, а для сохранения биоразнообразия. Сейчас питерские исследователи работают с осетровыми. В установке разместили экспериментальную популяцию сибирского осетра из более 300 особей. Вообще же, у учёных собрана коллекция образцов генетического материала разных видов рыб. Например, уже есть паспорт для стерляди из 12 микросателлитных маркеров (участков в ДНК). Такие данные помогут в селекционной работе — определять чистопородность особей будет проще.
Молодёжная лаборатория генетических технологий в Санкт‑Петербурге была открыта в 2022 году при поддержке национального проекта «Наука и университеты». И не только она. За время существования нацпроекта в России появилось 740 лабораторий под руководством молодых учёных. Все эти организации оснащены высокотехнологичным оборудованием и специализируются на разных сферах науки — от биомедицины и физики до агрономии и экономики. К концу 2024 года по нацпроекту «Наука и университеты» планируют открыть 900 молодёжных лабораторий: двум третям их сотрудников меньше 39 лет.
3. Комплекс с молекулярными детекторами
Установка занимается фишингом — это своего рода рыбалка, только вместо окуней и карасей комплекс единичные биомакромолекулы: белки или нуклеиновые кислоты. Учёные хотят использовать такие частицы для ранней диагностики заболеваний или их профилактики.
В России подобный комплекс один — УНУ (уникальная научная установка) «Авогадро». Он находится в Научно‑исследовательском институте биомедицинской химии имени В. Н. Ореховича. Учёные там уже референтную группу биомакромолекул, которую можно считать нормой для здорового человека. То есть создали настоящий «молекулярный портрет здоровья». Именно с ним, используя математические алгоритмы, получится сравнивать результаты анализов людей — искать маркеры, сигнализирующие о необходимости лечения или корректировки образа жизни.
4. Муфельная печь
В такой установке не готовят пироги и пиццы. Муфельная печь нужна для обеззараживания материалов, создания монокристаллов и проведения исследований. Внутри неё есть защитная оболочка, которая не даёт обжигаемому предмету контактировать с топливом и продуктами сгорания.
Муфельная печь не редкость в научных центрах. Например, её в Лаборатории экологических проблем постиндустриальной агломерации ЮУрГУ. Исследователи там ищут решения для снижения загрязнённости окружающей среды в крупных городах с заводами и промышленными предприятиями. Для этого учёные разрабатывают новые материалы, например современные фильтры для очистки жидкостей и газов.
5. Роботизированная ячейка для многоосевой 3D‑печати
Такая система для отработки многоосевой печати в научно‑исследовательской лаборатории «Механика биосовместимых материалов и устройств» в Пермском политехе. Особенность этой технологии в том, что она позволяет создавать объекты, наплавляя материал поэтапно — слои могут быть не только плоскими, но и трёхмерными. Роботизированная ячейка пермской лаборатории пригодна для работы с разными инженерными «чернилами», например PEEK, Ultem, PA, PSU.
С помощью этого и других инструментов исследователи политеха занимаются изучением физико‑механических свойств биоматериалов и поиском методов контроля за ними. Одно из их — разработка математической модели для выращивания кожи человека. Она будет полезна для создания 3D‑имплантов, а также для изучения болезней, в том числе карциномы — так называют рак эпителия.
6. Площадка для изготовления медицинских имплантов
Она создаётся на базе Лаборатории сверхэластичных биоинтерфейсов ТГУ. Там два способа изготовления имплантов — селективное лазерное спекание (СЛС) и прямое лазерное выращивание (ПЛВ). Первый уже давно используют в медицине, а вот второй — нет. Однако у ПЛВ есть несколько потенциально полезных особенностей. Например, оно позволяет создавать конструкции со сложными внутренними структурами и необычными формами — неспроста его применяют в автомобилестроении и авиации.
Материалом для экспериментов выступят разные медицинские сплавы, которые томские учёные уже разработали. Создавать планируют 3D‑изделия, способные исправить дефекты костей. Кроме собственно печати, специалисты ТГУ будут заниматься проверкой имплантов на биосовместимость с человеческим телом, изучением их функциональности и других свойств. Цель исследователей — сделать 3D‑импланты максимально персонализированными. То есть такими, которые бы отвечали конкретным требованиям медицинских случаев и индивидуальным параметрам организма человека.
Запустить лабораторию Томскому университету помог «мегагрант». Так называется программа сотрудничества российских вузов и научных организаций с ведущими учёными с мировым именем. Она реализуется по национальному проекту «Наука и университеты». В ТГУ приглашённым учёным стал доцент Университета Южной Флориды Алексей Волынский. Программа мегагрантов существует с 2010 года. За это время в России было создано 345 лабораторий мирового уровня для проведения исследований.
Научные центры открыты для стажировок школьников и студентов — победителей конкурса «Наука. Территория героев». Это профильная онлайн‑игра, через которую можно познакомиться с профессией учёного. Участвовать в проекте можно с 10 до 22 лет. Задания конкурса выкладывают на платформе «Герои.наука.рф», там же собраны статьи и анимированные видео, в которых о разных теориях и явлениях рассказывают простым языком.
