💡 Ученый из Музея антропологии и этнографии имени Петра Великого (Кунсткамера) РАН (Санкт-Петербург) предложил гибкий алгоритм определения возраста останков на примере классической методики Меиндла-Лавджоя, в рамках которой анализируют степени заращения черепных швов. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда.

Кости в человеческом черепе соединены неподвижно, и места их соприкосновения — швы — заполнены соединительной тканью. С возрастом многие швы (в первую очередь швы свода черепа) окостеневают — такой процесс называется заращением.

➡️Исследователь протестировал разработку на музейных коллекциях черепов с документально подтвержденным возрастом. В отличие от других методик, алгоритм позволяет минимизировать систематические ошибки в оценках возраста, в том числе при работе с черепами пожилых людей.

Поскольку предложенный метод позволяет снизить погрешность за счет нового подхода к формированию референтных (обучающих) серий, он будет полезен в судебной антропологии и археологии при работе и с другими группами признаков.

📌 Результаты опубликованы в журнале «Вестник археологии, антропологии и этнографии».

🔗Подробности — на сайте РНФ.

#новостинауки_РНФ

🔗Ученые из МГУ имени М.В. Ломоносова и НИУ БелГУ с коллегами предложили использовать почвенное заполнение древних нор млекопитающих, ведущих подземный образ жизни, в качестве источника древней пыльцы. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда.

Анализируя древнюю пыльцу, ученые определяют, каким растениям она принадлежала, и на основе этого делают выводы о прошлых климате, растительности и ландшафтах. Из-за редкости болот и озер в степях и лесостепях Восточной Европы ученые собирают пыльцу из древних почв, например, под курганами, но из-за их неравномерного расположения картина ландшафтных изменений остается фрагментарной.

➡️Исследователи разработали методику отбора и анализа содержимого нор слепышей. Хотя такие структуры повсеместно встречаются в почвенных разрезах, не каждая слепышина подходит для палеоэкологических реконструкций. Авторы выбирали норы по глубине их залегания, цвету, однородности, а также ориентации ходов в почве. Слепышины, удовлетворяющие поставленным авторами требованиям, были включены в анализ.

Новый подход может использоваться во всех регионах Евразии и Северной Америки, где живут схожие роющие млекопитающие.

📌 Результаты опубликованы в журнале Geoderma Regional.

🔗Подробности — на сайте РНФ.

#новостинауки_РНФ

💡 Исследователи из Казанского (Приволжского) федерального университета разработали высокочувствительный ДНК-сенсор для определения содержания антрациклиновых противоопухолевых препаратов в биологических образцах. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда.

Для лечения различных типов онкологических заболеваний используют препараты антрациклинового ряда, которые нарушают деление раковых клеток и потому препятствуют прогрессированию заболевания. Из-за серьезных побочных эффектов антрациклинов врачи должны точно контролировать их концентрацию в организме, но существующие методы анализа требуют дорогостоящего оборудования и времени, поэтому ученые исследуют альтернативные подходы.

Сенсор создан на основе композитного материала из восстановленного оксида графена и красителя полипрофлавина, «закрепленного» на электродах с ДНК. При контакте ДНК с лекарством сигнал сенсора менялся, и ученые это фиксировали с помощью специального прибора. При этом, чем больше молекул препарата содержалось в анализируемом образце, тем сильнее было изменение сигнала.

➡️Устройство позволяет обнаруживать даже минимальные концентрации препаратов в крови и моче, благодаря чему будет полезно для персонализированного подбора дозировок и уменьшения побочных эффектов от терапии.

📌 Результаты опубликованы в журнале Biosensors.

🔗Подробности — на сайте РНФ.

#новостинауки_РНФ

💫 Ученые из Института химии растворов имени Г.А. Крестова РАН (Иваново) создали онлайн-инструмент SolvatoChrom, с помощью которого по заданным параметрам вещества можно проанализировать природу его сольватохромной чувствительности. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда.

Авторы собрали из литературы данные 1060 параметров 76 растворителей. Химики проанализировали общие физические свойства этих соединений — плотность, вязкость, дипольный момент, показатели преломления, — а также частные, которые используют для оценки сольватохромной чувствительности.

В их числе, например, параметры Камлета-Тафта, отражающие, как связаны свойства растворителя со скоростью химических реакций, константами равновесия и оптическими свойствами; и параметр Димрота-Райхардта, который показывает, как зависит скорость превращения от полярности растворителя. 

💻 В результате исследователи получили базу данных и загрузили ее на онлайн-платформу. Для оценки сольватохромных свойств пользователям необходимо ввести в программу только экспериментальные данные исследуемых красителей, например, длину волны максимума поглощения и испускания света. Программа же за несколько секунд — что существенно быстрее и удобнее классических подходов, используемых для этих целей, — предоставит полную информацию о влиянии параметров растворителей на спектральные свойства соединения.

💡Инструмент снизит риск ошибок и ускорит обработку больших объемов спектральных данных, которые применимы в флуоресцентной микроскопии и проектировании оптических устройств.

📌 Результаты опубликованы в журнале Spectrochimica Acta, Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy.

🔗Подробности — на сайте РНФ.

#новостинауки_РНФ

💻 Ученый из Томского политехнического университета нашел новый способ вычисления модели естественных турбулентных потоков. Вместо уравнения Навье — Стокса он использовал уравнение Больцмана, которое считается значительно быстрее, и адаптировал его для математического описания турбулентных потоков. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда.

Чтобы подсчитать, сколько энергии понадобится на отопление завода, офиса или цеха, используют уравнение теплового баланса. Однако оно не учитывает движение воздушных потоков — процессов, когда холодный воздух опускается вниз, а теплый поднимается вверх.

Раньше основным методом решения выражений, составляющих такую модель, было уравнение Навье — Стокса.
Для таких вычислений требовались суперкомпьютеры, тогда как новый подход позволяет решить эту задачу на одной видеокарте — то есть с этим может справиться любой персональный компьютер.

➡️Учет движения воздушных потоков позволит правильно расположить системы нагревания и вентиляции: если в какой-то зоне стабильно холоднее, чем в другой, там возникает застой воздуха из-за малой разности температур. Разработка поможет уменьшить потери тепла в рабочих зонах, например, при обогреве цехов на заводах, и рассчитать верное расположение обогревателей и вентиляторов, чтобы избежать застоя воздуха.

📌 Результаты опубликованы в журнале Chinese Journal of Physics.

🔗Подробности — на сайте РНФ.

#новостинауки_РНФ

💫 Специалисты из НМИЦ психиатрии и наркологии им. В.П. Сербского с коллегами исследовали, как на лабораторных мышей с нейродегенеративными заболеваниями влияют тяжелые ионы и гамма-лучи. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда.

В эксперименте авторы использовали три группы животных: здоровых (13 грызунов), а также трансгенных, моделирующих болезнь Альцгеймера (18 животных) и таупатию (19 мышей).

🎥 Таупатия — нейродегенеративное заболевание, при котором в головном мозге накапливаются токсичные для нейронов агрегаты тау-белка. Поскольку это происходит и при болезни Альцгеймера, ее относят к таупатиям. Однако при болезни Альцгеймера, помимо тау-белка, образуются скопления и бета-амилоида.

Сначала на часть животных из всех трех групп воздействовали гамма-лучами, а через трое суток — тяжелыми ионами углерода-12. Суммарно мыши получили дозу гамма лучей, равную 0,24 грей, и дозу тяжелых ионов, равную 0,18 грей. Выбранные авторами дозы были существенно ниже терапевтических, но их было достаточно для того, чтобы повлиять на иммунные процессы в нервной ткани. Контрольными группами стали грызуны, которые не подвергалась облучению.

Эксперименты показали, что после облучения у животных улучшается память и способность к пространственному обучению. Открытие такого эффекта, если он подтвердится и у человека, может быть потенциально полезно при разработке методов лечения болезни Альцгеймера и других подобных патологий.

📌 Результаты опубликованы в журнале Biology.

🔗Подробности — на сайте РНФ.

#новостинауки_РНФ

👕 Ученые из Института физики полупроводников имени А.В. Ржанова СО РАН совместно с коллегами предложили использовать для анализа дыхания цианобактерии Arthrospira platensis, известные в качестве пищевой добавки под названием спирулина. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда.

Выдыхаемый воздух содержит сотни химических веществ, концентрация которых меняется при болезнях. Например, при диабете появляется ацетон, при сердечных патологиях — перекись водорода. Для раннего выявления таких изменений нужны небольшие и доступные датчики для постоянного мониторинга дыхания.

Цианобактерии используются в медицине благодаря антимикробным, адсорбционным и другим полезным свойствам, а также способности вырабатывать при своем росте и развитии кислород, синтезировать некоторые углеводы, белки, алкалоиды и микроэлементы.

Из сухой биомассы спирулины ученые сделали две суспензии — с клеточными мембранами и внутриклеточными структурами. Их наносили тонкими пленками на кремниевые и углеродные подложки, некоторые образцы покрывали полимером Nafion для защиты от влаги.

Образцы биосенсоров проявляли разные свойства в зависимости от материала, на который наносили раствор из бактериальных клеток.

Так, устройство на кремниевой подложке реагировало на содержание в выдохе паров воды, перекиси водорода, уксуса и спирта, а образец на основе углеродных волокон обладал чувствительностью к нажатию на него и к вибрации поверхности, на которой располагался.

➡️ Полученные результаты позволят разработать многофункциональные устройства для мониторинга состояния людей с заболеваниями органов дыхания, сердца и диабетом. При этом цианобактерии — доступный, безопасный и экологичный материал. Их легко выращивать и поддерживать как в лаборатории, так и в промышленных установках открытого и закрытого типа.

📌 Результаты опубликованы в журнале Microchemical Journal.

🔗Подробности — на сайте РНФ.

#новостинауки_РНФ

🙂 Белок Vostok, условия синхронизации сигналов в системах связи и красители на основе лазурита: подборка исследований, поддержанных Российским научным фондом

1️⃣ Науки о Земле.
Ученые из Института геохимии имени А.П. Виноградова СО РАН (Иркутск), Института земной коры СО РАН (Иркутск) и Университета имени Бар-Илана (Израиль) выяснили, что обесцвечивание красителей на основе лазурита связано с поведением красящей частицы — хромофора, — которая теряет устойчивость в зернах минерала малого размера. В более крупных зернах синий хромофор стабилизируется под действием микровключений кальцита.

Полученные данные будут полезны при разработке долговечных пигментов для красок, декоративных покрытий, компонентов цветной керамики, глазури, а также при реставрации памятников архитектуры.

📌 Результаты опубликованы в журнале American Mineralogist

📰 Подробнее — на сайте РНФ

2️⃣ Математика, информатика и науки о системах.
Исследователи из Санкт-Петербургского государственного университета предложили математический инструмент, позволяющий точно рассчитать условия стабильной работы систем фазовой автоподстройки частоты, используемых в устройствах связи и навигации. Такие системы синхронизируют параметры собственных сигналов устройства, например телефона, с поступающими на него сигналами, например, от Wi-Fi-роутера.

Предложенный метод расчетов позволяет избежать неточностей, которые допускали ранее используемые подходы, и предлагает инженерам простые формулы, удобные для применения в реальных проектах. Это позволит предотвратить ошибки в работе приборов спутниковой навигации и беспроводной связи.

📌 Результаты опубликованы в журнале IEEE Access

📰 Подробнее — на сайте РНФ

3️⃣ Биология и науки о жизни.
Ученые из Института биологии гена РАН (Москва) и Принстонского университета (США) обнаружили в мозге дрозофилы ранее не известный белок, участвующий в трехмерной укладке ДНК в ядрах нервных клеток. Исследователи назвали новую молекулу в честь первого пилотируемого космического аппарата Vostok. Оказалось, что этот белок связывается с определенными участками ДНК и образует на ней петли, необходимые для правильной работы генов, в частности тех, что контролируют развитие нервной системы.

Знание о функциях белков-регуляторов важно для разработки подходов к редактированию некорректно работающих генов.

📌 Результаты опубликованы в журнале Molecular Cell

📰 Подробнее — на сайте РНФ

#новостинауки_РНФ

💡 Ученые из ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН разработали математический инструмент для поиска повторяющихся последовательностей ДНК, «разбросанных» по геномам растений. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда.

Геномы растений содержат множество повторяющихся фрагментов ДНК, включая диспергированные повторы — мобильные генетические элементы, способные перемещаться по геному, влиять на структуру хромосом и работу генов. Определение их расположения и количества важно для изучения эволюции, устойчивости к болезням и стрессам. Однако ранее не существовало точных методов для обнаружения таких повторов, особенно тех, которые накопили много мутаций — более одной на нуклеотид.

➡️ В рамках разработанного подхода создаются позиционные весовые матрицы — математические «таблицы», строки в которых соответствуют разным нуклеотидам, а столбцы — их позициям в последовательности. Первая матрица формируется случайным образом. Если в геноме оказываются участки, похожие на нее, ее структура уточняется согласно им. Процесс повторяется до тех пор, пока не будут обнаружены все значимые повторы.

Такой подход позволяет находить в геноме даже сильно измененные (мутировавшие) повторы, благодаря чему он может найти значительно больше повторов, чем аналоги.

Авторы подтвердили это, проанализировав с помощью нового алгоритма геном риса (Oryza sativa). Инструмент выявил 992 739 повторов, относящихся к 79 разным семействам. Это на 56% больше, чем количество повторов, выявленных широко используемым биологами алгоритмом EDTA (Extensive de-novo TE Annotator). При этом повторы составили 66% всего генома риса, что также превосходит предыдущие оценки.

📌 Результаты опубликованы в журнале Rice Science

📰 Подробнее — на сайте РНФ

#новостинауки_РНФ #биология

💡 Ученые из Донского государственного технического университета выяснили, как пробиотические бактерии Bacillus velezensis подавляют рост опасных для рыб бактерий. Ключевую роль в этом процессе играет вещество бациллибактин, которое блокирует работу ферментов в клетках патогенов. Полученные результаты открывают путь к созданию безопасных альтернатив антибиотикам в аквакультуре. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда.

➡️ Бактериальные болезни рыб, вызываемые стафилококками, стрептококками, псевдомонадами и другими патогенами, ежегодно наносят колоссальный ущерб рыбоводческим хозяйствам. При этом традиционные антибиотики все чаще оказываются неэффективными из-за растущей устойчивости микроорганизмов. Одним из перспективных решений становятся пробиотики — полезные бактерии, способные самостоятельно вырабатывать противомикробные вещества. Однако до сих пор не до конца понятно, как именно такие молекулы воздействуют на клетки болезнетворных микроорганизмов и за счет чего подавляют их рост.

Исследователи сосредоточились на трех соединениях, продуцируемых Bacillus velezensis: бациллибактине, фенгицине и сурфактине. С помощью компьютерного моделирования авторы оценили, как эти вещества взаимодействуют с различными белками патогенных бактерий Pseudomonas aeruginosa, Aeromonas veronii, Staphylococcus xylosus и Streptococcus agalactiae.

✔️ Моделирование показало, что бациллибактин прочнее всего связывается с двумя ферментами — глутаминсинтетазой и дигидрофолатредуктазой — нарушая метаболизм бактерий и блокируя их рост. Фенгицин и сурфактин тоже ухудшали работу бактериальных ферментов, но в меньшей степени — в среднем в 1,3–2 раза слабее бациллибактина.

🧪 Полученные выводы подтвердились и в лабораторных условиях.

Использование Bacillus velezensis в качестве пробиотической кормовой добавки может существенно снизить потребность в антибиотиках и тем самым замедлить распространение устойчивости у патогенных микроорганизмов.

«В дальнейшем мы планируем испытать эти бактерии на объектах аквакультуры в условиях контролируемого эксперимента, чтобы доказать эффективность анализируемых штаммов против патогенов рыб. Также мы продолжим работу по моделированию эффектов разных бактериальных метаболитов с применением современных методов биоинформатики и машинного обучения. Эти разработки помогут создать принципиально новый класс препаратов для аквакультуры», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Дмитрий Рудой, доктор технических наук, декан факультета «Агропромышленный» ДГТУ

📌 Результаты опубликованы в International Journal of Molecular Sciences
📰 Подробности — в материале ТАСС

#новостинауки_РНФ #сельскоехозяйство

💫 Ученые химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова создали ультрастабильный электрокатализатор, способный обеспечить работу глюкозных биосенсоров без потери чувствительности в течение нескольких дней. Благодаря этому возможно создание некалибруемых носимых устройств для мониторинга диабета — как малоинвазивных, так и полностью неинвазивных. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда.

➡️ По данным Международной Федерации диабета, сахарным диабетом страдают около 590 миллионов человек по всему миру. Это заболевание занимает седьмое место среди причин смертности и опасно тяжелыми осложнениями, такими как атеросклероз, слепота, почечная недостаточность и другие. Несмотря на то, что диабет до сих пор практически не излечим, серьезные последствия можно отсрочить, поддерживая концентрацию глюкозы в крови в необходимом диапазоне.
Для этого пациенты должны измерять концентрацию глюкозы несколько раз в день. Чтобы избежать болезненных проколов и риска инфицирования, все большее внимание уделяется малоинвазивным и неинвазивным носимым сенсорам. Большинство таких устройств имплантируются на глубину до 5 мм и работают с тканевой жидкостью, однако требуют ежедневной калибровки с забором крови.
В основе действия большинства глюкозных биосенсоров лежит детектирование пероксида водорода (H₂O₂) — продукта реакции окисления глюкозы, катализируемой ферментом глюкозооксидазой. Однако стандартный подход нередко дает ложноположительные сигналы из-за восстановления других веществ — например, витамина С или мочевины. Двукратное завышение ее концентрации опасно тем, что разница между «нормой» и содержаниями, при которых наблюдалась диабетическая кома, — менее полутора раз.

Еще в 1994 году ученые из МГУ имени М. В. Ломоносова предложили альтернативный подход к детектированию пероксида водорода — не через его окисление, как на платине, а через восстановление. Это позволило устранить проблему ложноположительных сигналов. Ключевую роль в этом решении сыграл специально синтезированный электрокатализатор — берлинская лазурь (гексацианоферрат железа). Обладая высокой чувствительностью, материал делает возможным анализ не только крови, но и биологических жидкостей с низким содержанием глюкозы, что закладывает основу для неинвазивного мониторинга — без проколов и повреждения кожи.

✔️ В новой работе ученые получили композитный материал путем совместного синтеза гексацианоферратов железа и никеля. Согласно данным электронной микроскопии, кристаллы композита, заполняющие всю поверхность электрода, в 5–6 раз больше кристаллов берлинской лазури, а операционная стабильность — в десятки раз выше.

🧪 Биосенсор, созданный на основе этого композита и фермента глюкозооксидазы, сохранял чувствительность более трех суток непрерывной работы. Это принципиально важно для разработки удобных, надежных и безопасных систем мониторинга глюкозы без необходимости ежедневной настройки.

«Применение разработанного ультрастабильного электрокатализатора позволит создать некалибруемые как малоинвазивные, так и неинвазивные мониторы сахарного диабета», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Аркадий Карякин, доктор химических наук, профессор химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова

📌 Результаты опубликованы в журнале Biosensors and Bioelectronics
📰 Подробности — в материале газеты «Коммерсант»

#новостинауки_РНФ #химия

💡 Ученые Института прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН совместно с зарубежными коллегами разработали первую в мире многоэлементную сферическую антенну из пьезополимера для оптоакустической томографии. Новая технология увеличила чувствительность к оптоакустическим сигналам более чем в 10 раз и позволила в реальном времени наблюдать микроциркуляцию крови — от крупных артерий до капилляров, сопоставимых по размеру с эритроцитом. Исследование поддержано грантами Российского научного фонда.

➡️ Понимание того, как кровь циркулирует в сосудах разного диаметра — особенно в капиллярах, — критично для ранней диагностики и лечения сердечно-сосудистых, онкологических и нейродегенеративных заболеваний. Существующие методы визуализации (УЗИ, КТ, МРТ) необходимого молекулярного контраста, пространственного и временного разрешения, иные методы вовсе требуют инвазивного вмешательства.
Одним из самых перспективных подходов стала оптоакустическая томография — технология, основанная на регистрации ультразвуковых волн, возникающих в тканях при лазерном импульсном облучении. При использовании различных оптических длин волн подход дает не только структурную, но и функциональную информацию — например, о насыщении тканей кислородом. Однако технология ограничена чувствительностью и частотным диапазоном приемных антенн, что мешало увидеть мельчайшие сосуды в реальном времени.

✔️ В новой работе нижегородские ученые совместно с зарубежными коллегами создали уникальный пьезополимерный датчик:
🔵он включает 512 пьезоэлементов на полусферической поверхности радиусом 15 мм;
🔵каждый элемент имеет площадь менее 1 мм² — мировой рекорд по плотности упаковки;
🔵частотный диапазон — от 0,3 до 40 МГц — на порядок шире, чем у стандартных систем;
🔵обработка сигналов ведется параллельно с каждого элемента на частоте 100 МГц, что обеспечивает мгновенную 3D-визуализацию.

В ходе экспериментов на человеческих тканях технология впервые позволила одновременно видеть сосуды разного масштаба: от крупных, диаметром до 10 миллиметров, до мельчайших капилляров, сравнимых с размером одного эритроцита (около 10 микрометров). Также была впервые продемонстрирована транскраниальная визуализация мозга мыши без инвазивных вмешательств — с высоким пространственным и временным разрешением.

«Наша технология открывает новые возможности как для практической медицины, так и для фундаментальной биологической науки, позволяя детально изучать живые ткани человека, не причиняя им вреда. Теперь мы можем в самых мельчайших деталях наблюдать оксигенацию и микроциркуляцию, открывая неизвестные ранее закономерности. В дальнейшем мы планируем расширить область применения нашей оптоакустической технологии на диагностику нейроваскулярного сопряжения в масштабе коры головного мозга и изучение механизмов нейродегенеративных процессов», — рассказывает руководитель проектов, поддержанных грантами РНФ, Павел Субочев, заведующий лабораторией ультразвуковой и оптико-акустической диагностики ИПФ РАН

📌 Результаты опубликованы в журнале Light: Science & Applications (Nature Publishing Group)
📰 Подробности — в материале РИА Новости

🎥 Видео 1. 3D-визуализация сосудов ладони человека, демонстрирующая способность антенны одновременно видеть глубокие сосуды и мелкие капилляры в реальном времени.
🎥 Видео 2. Неинвазивная транскраниальная визуализация трехмерных изменений насыщения тканей кислородом кровеносных сосудов головного мозга мыши при смене уровня кислорода в дыхательной смеси. Источник: Павел Субочев

#новостинауки_РНФ #медицина

💡 Ученые из Института молекулярной биологии имени В.А. Энгельгардта РАН и МГУ имени М.В. Ломоносова выяснили, что разные типы программируемой гибели клеток — апоптоз, некроптоз, ферроптоз и другие — оказывают различное влияние на процессы регенерации тканей и могут как способствовать, так и препятствовать восстановлению организма. Исследование поддержано грантами Российского научного фонда.

➡️ В организме ежедневно погибают миллионы клеток, и в норме этот процесс строго контролируется. Программируемая гибель клеток играет важную роль в обновлении и восстановлении тканей: с ее помощью организм избавляется от выполнивших свои функции, поврежденных и неправильно функционирующих клеток. Баланс между делением, дифференцировкой (специализацией) клеток и их гибелью обеспечивает нормальное развитие и функционирование живого организма. Его нарушение в этих механизмах ведут к развитию тяжелых заболеваний: от фиброза и нейродегенеративных расстройств до онкологии.

✔️ Авторы проанализировали более 300 исследовательских работ, посвященных разным типам программируемой гибели клеток и показали, что разные типы программируемой гибели клеток оказывают неодинаковое влияние на восстановление тканей.
🔵При апоптозе клетки выбрасывают в межклеточное пространство везикулы ApoEVs, содержащие ДНК, РНК, белки и липиды. Эти сигнальные структуры запускают активный рост и размножение соседних здоровых клеток, поддерживая баланс между удалением и восполнением клеточной массы. В экспериментах на крысах препараты с ApoEVs ускоряли заживление кожных ран на 40%.
🔵При некрозе в тканях развивается воспаление, которое в определенных случаях может быть полезным. Гибнущие клетки выделяют молекулы DAMPs, которые привлекают макрофаги. Те, в свою очередь, не только очищают участок, но и активируют стволовые клетки, способствуя регенерации тканей. В исследованиях, проведенных на мышах, было показано, что некроз необходим для нормального восстановления изолирующих оболочек нервных клеток в головном мозге.

Однако апоптоз и некроз могут активировать те же восстановительные программы и в раковых клетках, ускоряя рост опухолей и повышая риск рецидивов. Роль этих типов гибели клеток оказывается неоднозначной и требует дальнейшего исследования, а воздействие на них с целью терапии должно применяться с большой осторожностью.

🧪 Выводы о том, в каких условиях запускается тот или иной тип гибели и какие эффекты он несет для организма, будут полезны для разработки новых подходов к терапии возрастных заболеваний и эффективного лечения травм.

«В дальнейшем мы планируем более детально разобраться в том, как можно повлиять на взаимодействие между делением и гибелью клеток, чтобы стимулировать регенерацию органов и тканей. Кроме того, мы проверим эффекты такого воздействия на различных животных моделях», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Анастасия Ефименко, доктор медицинских наук, заведующая лабораторией репарации и регенерации тканей Центра регенеративной медицины МНОИ МГУ имени М.В. Ломоносова

📌 Результаты опубликованы в журнале Physiological Reviews
📰 Подробности — в материале Naked Science

#новостинауки_РНФ #медицина #биология

👕 Ученые из Института химии ДВО РАН разработали покрытие для биоразлагаемых имплантатов, которое одновременно борется с инфекциями, снижает воспаление и помогает восстановлению костной ткани. В его состав авторы включили антибиотик ванкомицин, способный подавлять рост золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus), витамин K₂ и золедроновую кислоту. Покрытие безопасно для организма и постепенно разрушается, избавляя от необходимости повторной операции. Исследование поддержано грантами Российского научного фонда.

➡️ Пациенты с повреждениями костей часто сталкиваются с воспалениями в месте травмы и бактериальными инфекциями. Временные имплантаты, используемые при переломах, требуют извлечения после заживления, что создает дополнительный стресс для организма. Альтернативой служат биоразлагаемые конструкции, которые поддерживают кость, а затем самостоятельно исчезают. Одним из перспективных материалов стали магниевые сплавы — они близки по прочности к костной ткани и способны к биорезорбции. Проблема в том, что магний подвержен быстрой коррозии, из-за чего такие имплантаты разрушаются раньше времени. Решить эту задачу можно с помощью специального покрытия, которое будет контролировать скорость растворения и продлевать срок службы конструкции.

В состав созданного покрытия авторы включили антибиотик ванкомицин, способный подавлять рост золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus) — бактерии, чаще всего вызывающей раневые инфекции. Кроме того, в материал добавили золедроновую кислоту, замедляющую разрушение костной ткани, и витамин K₂, стимулирующий ее восстановление.

🦴 Покрытие зафиксировали на поверхности импланта с помощью полидофамина — биологического «клея».

В ходе лабораторных испытаний было выявлено, что покрытие полностью подавляет рост микроорганизмов — бактерии не росли в радиусе 21 миллиметра от поверхности материала. Более того, предложенный состав почти в 7 раз повысил коррозионную стойкость магниевого сплава, что значительно продлевает срок службы покрытия и самого имплантата в организме. 

«Разработанное покрытие позволяет контролировать растворение магниевого сплава и тем самым избежать преждевременного разрушения конструкции, поддерживающей еще не до конца восстановившуюся кость. С другой стороны, оно полностью не останавливает процесс растворения, что важно в случае биоразлагаемых имплантатов. На данный момент мы проводим масштабные испытания с применением лабораторных животных и в дальнейшем планируем провести доклинические и клинические испытания, чтобы доказать эффективность и безопасность изделия при использовании в человеческом организме», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Константинэ Надараиа, кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории композиционных покрытий биомедицинского назначения Института химии ДВО РАН

📌 Результаты опубликованы в Journal of Magnesium and Alloys
📰 Подробности — в материале газеты «Известия»

#новостинауки_РНФ #химия

🌍 Ученые из Геологического института РАН обнаружили на Среднем Урале местонахождение окаменелостей мягкотелых организмов, обитавших на Земле более 563 миллионов лет назад — в эпоху, когда на планете только начали появляться многоклеточные формы жизни. Находки помогут лучше понять историю появления и развития первых многоклеточных животных. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.

➡️ Эдиакарская биота — это первые многоклеточные организмы с относительно сложным строением, появившиеся в позднем докембрии (570–550 млн лет назад). Их тела не имели твердых скелетных элементов, из-за чего такие окаменелости крайне редки. На сегодняшний день известно всего несколько мест с хорошо сохранившимися ископаемыми остатками таких организмов. Это горный хребет Флиндерс в Австралии, территория Фарм-Аар в Намибии, остров Ньюфаундленд в Канаде и побережье Белого моря в России. Кроме того, ученые описали отдельные находки на территории Среднего Урала, однако подробно эта территория не исследовалась.

В Пермском крае, у подножия горы Лысая, исследователи изучили обнажения горных пород возрастом 563–570 миллионов лет и нашли 45 отпечатков и слепков докембрийских организмов. Большинство имели форму уплощенных дисков с радиально-лучистыми выростами, характерных для Aspidella, Mawsonites и Hiemalora.

Также были идентифицированы:
🔵Палеопасцихниды — древние существа, тело которых состояло из множества округлых или вытянутых камер, собранных в цепочку.
🔵Фрактальные организмы с листовидной морфологией и стеблеобразной осью. По строению они близки к рангеоморфам, однако в отличие от известных глубоководных форм, однако, в отличие от ранее известных рангеоморф из других местонахождений в мире, уральские обитали исключительно на мелководье.

«Мы ищем и исследуем организмы позднего докембрия на Среднем Урале уже несколько лет. Часть ранее полученных научных результатов легла в основу музейной экспозиции «Парк эдиакарского периода» в городе Губаха Пермского края. Выставка оказалась крайне удачной и привлекательной: мир докембрия стал визитной карточкой этого города. Экспонаты с древнейшими животными в истории Земли, обнаруженные в ходе новой работы, мы также передадим в "Парк эдиакарского периода". Мы надеемся в обозримом будущем представить концепцию первого геопарка на Среднем Урале, где основной изюминкой будут разрезы эдиакария и палеонтологические остатки», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Антон Колесников, кандидат геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией стратиграфии верхнего докембрия ГИН РАН

📌 Результаты опубликованы в Gondwana Research
🔗 Подробнее — в материале РИА Новости

#новостинауки_РНФ #наукиоЗемле

💡 Ученые из Института органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН и МГУ имени М.В. Ломоносова разработали метод на основе искусственного интеллекта, который помогает находить пропущенные геометрии в наборах конформаций молекулы. Благодаря сочетанию квантово-химических расчетов и машинного обучения, исследователи повысили точность молекулярного моделирования: алгоритм находит недостающие геометрические варианты всего за 20-30 попыток. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда.

➡️ Большинство молекул могут принимать несколько пространственных форм — геометрий, или конформаций — из-за вращения частей молекулы относительно друг друга. Каждая конформация имеет свои химические и физические свойства, поэтому для предсказания свойств соединения с помощью квантово-химического моделирования необходимо учитывать все его возможные геометрии. Важно отметить, что всего одна пропущенная конформация может качественно исказить результаты моделирования, сделав их бесполезными (а в некоторых случаях вредными) для создания целевого вещества. Однако даже самые точные современные методы могут упускать наиболее устойчивые конформации молекул.

Созданный метод использует гауссовы процессы — один из видов байесовского машинного обучения. Алгоритм анализирует, какие области конформационного пространства были исследованы недостаточно, и целенаправленно дополняет существующие наборы геометрий.

✔️ Авторы протестировали алгоритм на 60 биологически значимых молекулах, таких как пептиды и лекарственные соединения, используя данные о конформациях, полученные с помощью одного из наиболее надежных и современных методов конформационного поиска — CREST. Оказалось, что новый подход обнаружил конформации, которые упустил CREST, для 24 из 60 молекул. Причем в отдельных случаях метод нашел до 28 новых конформаций.

⚡Наибольшую эффективность алгоритм показал при анализе соединений, содержащих амидные фрагменты — алгоритм во всех случаях нашел пропущенные CREST энергетически выгодные формы.

«Разработанный нами метод позволяет существенно повысить надежность молекулярного моделирования и увеличить скорость поиска новых стабильных органических и металлоорганических веществ с заданными свойствами, которые потенциально могут стать, например, лекарственными препаратами или новыми катализаторами. Он станет важным шагом к автоматическому молекулярному моделированию, которое позволит надежно получать достоверные результаты с минимальным участием человека. Сейчас мы продолжаем работу над другими цифровыми инструментами, комбинирующими физику и искусственный интеллект, которые должны закрыть другие проблемы, отделяющие нас от этой цели», — подводит итог руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Михаил Медведев, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник группы теоретической химии ИОХ РАН

📌 Результаты опубликованы в Journal of Chemical Information and Modeling
🔗 Подробнее — в материале газеты «Коммерсант»

#новостинауки_РНФ #химия

💡 Ученые из Института океанологии имени П.П. Ширшова РАН, Института морской геологии и геофизики ДВО РАН и Университета Бат (Великобритания) исследовали, какие факторы влияют на распространение и трансформацию волн, возникающих в Японском море при цунами и тайфунах. Сочетая данные береговых наблюдений и математическое моделирование, они показали, что ключевую роль играют характер прибрежного и донного рельефов, а также природа самих волн. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.

➡️ 1 января 2024 года в Японском море в районе полуострова Ното произошло землетрясение. Оно вызвало сильнейшее с 1993 года цунами с высотой волн до семи метров, которое распространилось по всей акватории Японского моря и достигло побережья России. Цунами — это длинные океанические волны, которые, в отличие от обычных ветровых, охватывают всю толщу воды. В открытом океане они почти незаметны (высота — десятки сантиметров), но при приближении к мелководью их энергия концентрируется, и волны могут вырастать до нескольких метров, превращаясь в разрушительные потоки.
Подобные явления несут смертельную угрозу и наносят значительный ущерб инфраструктуре. Поэтому понимание механизмов генерации и распространения сейсмических и океанических волн — критически важная задача.

✔️ Сначала авторы проанализировали, как распространялись и трансформировались волны цунами в северной части Японского моря. Специалисты использовали данные береговых российских и японских станций, а также датчиков придонного давления, установленных в порту Холмск на острове Сахалин. Анализ показал, что характеристики волн цунами по мере их распространения к российскому и японскому побережьям менялись. Например, в порту Холмск высота волн достигала 65 см за счет эффекта резонанса и специфической формы Татарского пролива, в то время как в открытом море волны не превышали 15 см.
В моделировании также была учтена подводная возвышенность Ямато — она частично отразила энергию волн, снизив воздействие на побережье Приморья. Это показывает, как важны геоморфологические особенности морского дна при оценке потенциальной силы цунами.

✔️ В новой статье авторы проследили колебания уровня моря на побережье Корейского полуострова, вызванные цунами в январе 2024 и тайфунами Майсак и Хайшен в сентябре 2020 года. Используя спектральный анализ с шести береговых станций, исследователи сравнили «подписи» волн, вызванных разными природными явлениями. Оказалось, что спектральные особенности длинных волн при тайфунах и цунами принципиально различаются: для тайфунов характерен широкополосный спектр, плавно повышающийся от низких частот к высоким.

Знания о том, как распространяются волны, вызванные землетрясениями и тайфунами, помогут улучшить системы раннего предупреждения природных катастроф и снизить ущерб от стихийных бедствий.

«В дальнейшем мы планируем провести детальное районирование цунамиопасности российского побережья Японского моря, которое позволит оценить максимальные высоты цунами с различными периодами повторяемости. Полученные результаты помогут улучшить оперативный прогноз цунами на российском побережье Японского моря», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Игорь Медведев, кандидат физико-математических наук, руководитель лаборатории цунами имени С.Л. Соловьева Института океанологии имени П.П. Ширшова РАН

📌 Результаты опубликованы в Ocean Engineering
📰 Подробнее — в материале РИА Новости

#новостинауки_РНФ #наукиоЗемле

💫 Ученые из Международного томографического центра СО РАН, Нижегородского государственного технического университета имени Р.Е. Алексеева и Института элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова РАН нашли простой способ на порядки усилить сигналы ядерного магнитного резонанса при анализе селенсодержащих молекул.  Предложенный подход позволяет выявлять даже микромолярные концентрации селенсодержащих соединений, благодаря чему может использоваться для изучения биологически активных веществ с потенциальными противоопухолевыми и антимикробными свойствами. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда.

➡️ Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) — один из ключевых методов анализа структуры молекул, включая потенциальные лекарства. Однако чувствительность ЯМР для редких изотопов крайне низка: их сигналы слабы и плохо детектируются. Один из них — селен-77 — играет важную роль в биологии и медицине, поскольку входит в состав ферментов, например, защищающих клетки от окислительного стресса, и перспективных противоопухолевых препаратов. Поэтому для его обнаружения в молекулах приходится использовать методы, позволяющие усилить сигнал, но они затратны, требуют сложного оборудования и крайне низких температур, а потому сложны в реализации. 

В новом подходе вещество анализируют в присутствии иридиевого катализатора и параводорода — особой формы водорода, «невидимой» для детектора. Параводород и исследуемая молекула обратимо и ненадолго связываются с катализатором, и в этом комплексе поляризация ядер водорода переносится сначала на спин ядра азота, а затем на спин ядра селена-77 в анализируемой молекуле, при этом сигнал ЯМР селена-77 значительно усиливается. 
Процесс занимает всего несколько секунд и проходит при комнатной температуре. Ключевым условием успеха стало сверхслабое магнитное поле — в 100 раз слабее земного — созданное с помощью магнитного экрана.

✔️ Метод протестировали на селенсодержащем органическом соединении с потенциальной антимикробной и противоопухолевой активностью. С помощью нового подхода ученые в 12 000 раз усилили сигнал от ядер селена и зарегистрировали в образце редкие молекулы с двумя ядерными изотопами в своем составе — селеном-77 и азотом-15, — доля которых составила всего 0,028% от общего количества исследуемых молекул.

⚡️ Разработанный метод будет особенно ценен при изучении перспективных селенсодержащих препаратов, в частности соединений класса селендиазолов, которые демонстрируют выраженную противоопухолевую и антимикробную активность.  

«В дальнейшем мы планируем прейти к еще более эффективному методу создания поляризации с использованием колеблющихся на аудиочастотах электромагнитных полей, сравнимых по напряженности с полем Земли. Мы хотим избежать использования при этом магнитного экрана и получить тем самым возможность создавать портативные поляризаторы для биомедицинских приложений», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Алексей Кирютин, кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории фотохимических радикальных реакций Международного томографического центра СО РАН

📌 Результаты опубликованы в Journal of the American Chemical Society
📰 Подробности — в материале газеты «Известия»

#новостинауки_РНФ #химия

💧 Ученые из Кольского научного центра РАН и Санкт-Петербургского государственного университета разработали новый экологически безопасный способ извлечения экстракта из листьев брусники. Метод позволяет извлекать в несколько раз больше биоактивных веществ, чем традиционные технологии на основе этанола, и может использоваться для производства фитопрепаратов с противовоспалительным и антисептическим действием. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда.

➡️ Экстракт и настои из листьев брусники используются в медицине для лечения заболеваний почек и мочевого пузыря, гастроэнтерита, диареи, ревматизма, подагры и артрита благодаря противовоспалительным и антисептическим свойствам. Обычно для приготовления экстракта используют воду или этанол — однако водные растворы не всегда эффективно извлекают нужные компоненты, а этанол требует особых разрешений и не подходит, например, для детей до 12 лет. Поэтому исследователи ищут более эффективную и безопасную альтернативу существующим способам экстракции. 

В рамках нового подхода ученые использовали легкоплавкие водородносвязанные комплексы — смеси, которые еще называют глубокими эвтектическими растворителями. Температура их плавления существенно ниже температур плавления исходных веществ. Для экстракции листья брусники смешивали с полученными составами и обрабатывали ультразвуком, чтобы повысить скорость извлечения полезных соединений, например, флавоноидов, которые обладают антиоксидантными свойствами. 

Было протестировано шесть составов растворителей.

✔️ Самым эффективным растворителем оказалась смесь бетаина с молочной кислотой и водой в соотношении 1:10:5 — она позволила извлечь в три раза больше полезных веществ, чем в случае добавления хлорида холина в той же пропорции.

✔️ Использованные авторами растворители дешевле и безопаснее этанола, а для экстракции потребовалось всего 30 минут. Поэтому такой метод может стать более безопасной и доступной альтернативой экстракции полезных веществ из этого растительного сырья. 

«‎Мы планируем продолжать тестировать различные составы подобных натуральных растворителей. В них могут содержаться и сахара, и органические кислоты — например, лимонная или яблочная. Кроме того, мы будем изучать биологическую активность экстрактов в лабораторных условиях, чтобы спрогнозировать их пользу для человека», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Никита Цветов, кандидат химических наук, заведующий лабораторией медицинских и биологических технологий Научного центра медико-биологических исследований адаптации человека в Арктике Кольского научного центра РАН

📌 Результаты опубликованы в журнале Processes
📰 Подробнее — на сайте Russia Today

#новостинауки_РНФ #медицина

💡 Ученые из Сеченовского университета испытали методику, которая с точностью до 84% позволяет предсказать риск сердечно-сосудистых осложнений у онкологических пациентов при химиотерапии. Новый подход основан на метаболомном профилировании — анализе индивидуального набора продуктов обмена веществ в крови — и позволяет выявлять сердечные повреждения еще до появления симптомов. Исследование поддержано Российским научным фондом.

➡️ Сердечно-сосудистые осложнения — одно из на более опасных побочных явлений при лечении онкологических заболеваний. Химиотерапия помогает бороться с опухолью и продлевает жизнь, но некоторые препараты, такие как антрациклины, могут вызывать проблемы с сердцем: повреждение миокарда, аритмию, повышение артериального давления и даже смертельно опасные состояния. Снизить риски возможно, если научиться прогнозировать осложнения для каждого пациента заранее. Однако долгое время не существовало способов заранее и с высокой вероятностью предсказывать неблагоприятные последствия терапии. Сегодня в этом направлении работает одна из самых современных областей медицины — метаболомика. Она изучает продукты обмена веществ в организме. Их соотношение — метаболомный профиль — уникально для каждого человека и позволяет оценить состояние здоровья, а также спрогнозировать реакции на тот или иной метод лечения.

На основе анализа 98 метаболитов в крови до начала лечения и после трех курсов химиотерапии был выделен набор из 14 биомаркеров, который помог прогнозировать побочные реакции с точностью до 84%. Среди маркеров — аминокислоты серин, глутамат, таурин, и другие вещества, чувствительные к сердечным повреждениям.
Дополнительно у пациентов измеряли состояние сосудов с помощью инфракрасного датчика. Уже до начала терапии у всех участников наблюдались нарушения в структуре и функциях сосудов, которые усугублялись по мере лечения.

✔️ Исследование позволило выявить 18 пациентов с повышенным риском осложнений еще до начала химиотерапии и скорректировать лечение. Кроме того, у 15 из 59 участников после терапии были выявлены признаки поражения сердца, включая бессимптомное повреждение миокарда левого желудочка у пяти испытуемых. Полученные данные позволили назначить поддерживающую терапию на ранних этапах развития осложнений.

📍 Методы изучения работы организма через функции отдельных молекул — метаболомику, геномику, транскриптомику и другие — ученые неофициально называют «омными» науками. Их развитие открывает большие возможности для персонализированной медицины: с их помощью можно не только предсказывать осложнения при лечении рака, но и выявлять сердечно-сосудистые и другие заболевания еще до появления симптомов.
Авторы планируют применить метаболомное профилирование для прогноза эффективности химиотерапии у онкопациентов.

«Мы также продолжим развивать метаболомные методы с большим числом пациентов, чтобы оценить их статистическую точность. Однако нам интересны и другие «омные» направления. На следующем этапе исследования мы обратимся к геномике — дисциплине, которая позволяет обнаружить признаки нарушений в работе органов с помощью генетических маркеров», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Юлия Кириченко, кандидат медицинских наук, доцент кафедры госпитальной терапии №1 Института клинической медицины имени Н.В. Склифосовского Сеченовского университета

📌 Результаты опубликованы в журнале «Кардиология»
📰 Подробности — в материале ТАСС

#новостинауки_РНФ #медицина