Передний край

Борьба с грибковыми инфекциями заходит в тупик из-за растущей устойчивости патогенов ко всем основным препаратам. Ученые ФИЦ Коми НЦ УрО РАН предложили принципиально новый подход, создав гибридные молекулы, которые буквально приклеиваются к «мишени» внутри грибковой клетки, не оставляя ей шансов на выживание.

Микозы представляют собой серьезную угрозу для здоровья, особенно для людей с ослабленным иммунитетом. Спектр этих заболеваний широк — от относительно безобидных поражений кожи и ногтей до смертельно опасных системных инфекций, таких как инвазивный кандидоз или криптококковый менингит. Борьба с ними осложняется тем, что арсенал врачей ограничен лишь несколькими классами препаратов, самым распространенным из которых долгое время оставался флуконазол.

Однако грибы, как и бактерии, научились «сопротивляться»: сегодня до 20 % штаммов Candida albicans — самого частого микроорганизма-возбудителя — уже устойчивы к этому лекарству. Формируется резистентность и к другим препаратам «первой линии», вынуждая врачей применять более токсичные средства «второго эшелона». В условиях постоянной эволюции патогена поиск новых, эффективных и безопасных противогрибковых молекул становится критически важной задачей для науки.

В Институте биологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН уже 15 лет работает единственная в регионе коллекция микроводорослей и цианобактерий SYKOA. За 15 лет она выросла из небольшого собрания в значительный научный ресурс, зарегистрированный во Всемирном каталоге коллекций культур микроорганизмов (GCM) и насчитывающий более 600 живых штаммов, выделенных из проб воды и почвы с территорий Полярного и Приполярного Урала, Большеземельской тундры, бассейнов рек Печоры и Вычегды и даже архипелага Шпицберген.

— Коллекция была основана в 2010 г. с целью сохранить биоразнообразие фототрофных микроорганизмов арктических и горных регионов европейской части России, — отмечает руководитель группы геоботаники, ведущий научный сотрудник кандидат биологических наук Е.Н. Патова. — Наша коллекция востребована при проведении флористических, систематических, эволюционных, молекулярно-генетических и экологических исследований. Мы также принимаем на хранение штаммы, выделенные коллегами из других научных учреждений при описании новых видов, а также видов, представляющих интерес для получения ценных биологически активных веществ, чтобы сохранить дубликаты штаммов. В нашем коллективе три кандидата биологических наук и инженер. Это увлеченные своим делом профессионалы, которые совмещают научные исследования с работой по пополнению и поддержанию коллекции, требующей больших затрат сил и времени. В Институте биологии под коллекцию выделены отдельные помещения, за 15 лет за счет средств исследовательских грантов (РФФИ, президиума РАН, РГО, РНФ) и многочисленных хоздоговорных работ мы приобрели современные микроскопы, оборудование для молекулярно-генетических исследований, стерилизационное оборудование, холодильные установки, необходимые для поддержания коллекции и хранения штаммов. В 2024 г. в рамках национального проекта «Наука и университеты» по обновлению приборной базы ведущих организаций для коллекции был приобретен современный ламинарный бокс. Каталог культур с описанием и микрофотографиями, подробная информация о коллекции, оборудовании питательных средах и предоставляемых услугах размещена в отдельной рубрике на сайте института.

Разработка ученых Института химии твердого тела УрО РАН вошла в десятку важнейших научных достижений Отделения химии и наук о материалах РАН за 2024 год. Речь идет о создании новых ярких люминофоров на основе оксида иттрия, способных преобразовывать инфракрасное излучение в яркое видимое свечение и служить основой для высокоточных бесконтактных датчиков температуры.

Разработка выполнена коллективом сотрудников в составе доктора химических наук В.Н. Красильникова, кандидатов химических наук И.В. Баклановой, Я.В. Баклановой, А.П. Тютюнника. Ученые сосредоточили внимание на материалах, обладающих апконверсионной люминесценцией — способностью поглощать низкоэнергетическое инфракрасное излучение и переизлучать его в видимом диапазоне. Это не только фундаментально интересный эффект, но и удобный механизм для точного измерения температуры. Любые изменения внешних условий отражаются на спектре свечения материала, а значит, могут служить чувствительным индикатором тепловых процессов.

Одним из ключевых результатов работы стало получение яркой красной люминесценции в люминофорах на основе оксида иттрия, допированного ионами эрбия и иттербия. Этот спектральный диапазон важен для лазерной техники, биомедицинской визуализации и систем защиты информации, но добиться устойчивой интенсивности свечения в оксидных материалах было непросто. Успех обеспечила оригинальная прекурсорная технология синтеза, разработанная коллективом ИХТТ. Эта технология позволяет «встраивать» активные ионы в структуру исходного химического соединения еще до температурной обработки, что обеспечивает равномерное распределение компонентов и как следствие устойчивость люминесцентных свойств.

В Якутии, рядом с богатейшей алмазоносной кимберлитовой трубкой «Удачная», расположена ее «сестра» — трубка «Загадочная». В ней нет ни одного ценного кристалла, и это одна из главных интриг современной геологии. Изучением уникального объекта в рамках гранта Российского научного фонда (25-77-10027) занимается научный сотрудник Института геологии и геохимии УрО РАН кандидат геолого-минералогических наук Денис Михайленко. В интервью «НУ» он рассказал, как «посылки» из мантии помогают понять эволюцию Земли и почему для науки порой важнее как раз то, чего нет.

— Денис Сергеевич, на фоне всеобщего увлечения космосом ваш взгляд направлен в прямо противоположную сторону — в глубь Земли. Чем вызван этот интерес?

— Наши исследования ориентированы на понимание тех глубинных процессов, которые привели к формированию современного облика планеты. Земля образовалась около 4,6 миллиардов лет назад, после чего начали формироваться кратоны — первые крупные устойчивые блоки коры. В результате движения и столкновения этих блоков друг с другом возникли зоны субдукции, где одни древние платформы погружались под другие. Таким образом, поверхностные породы, которые содержали углерод и другие элементы, опускались в глубинную часть Земли, перемешивались и частично плавились. В конечном счете возникшая горячая масса, насыщенная в том числе газами, прорывалась обратно на поверхность в виде вулканов. И именно продукты вулканизма помогают не умозрительно, а вполне предметно проследить историю формирования и взаимодействия глубинных частей планеты, а также узнать, как эти процессы влияют на образование, например, алмазов.

По данным Всемирной организации здравоохранения, в мире ежегодно регистрируется почти 10 миллионов новых случаев болезни Альцгеймера — наиболее распространенной формы деменции, вследствие которой человек теряет память и способность ориентироваться в окружающей среде, у него возникают нарушения речи и когнитивных функций. Это седьмая по значимости причина смерти и одна из основных причин инвалидности пожилых людей. Как правило, болезнь Альцгеймера обнаруживается у пациентов старше 65 лет, но сегодня этот недуг «молодеет», в частности, согласно некоторым исследованиям, он развивается как отдаленное последствие перенесенного ковида. На данный момент не существует лекарств, способных остановить или хотя бы замедлить развитие болезни Альцгеймера, есть только препараты, позволяющие временно смягчить симптомы деменции, улучшить когнитивные способности.

Поиск биологически активных соединений, предотвращающих разрушение клеток головного мозга, интенсивно идет во многих странах, в том числе и в России. В этом направлении активно работают сотрудники Института органического синтеза им. И.Я. Постовского УрО РАН под руководством академика В.Н. Чарушина и их коллеги из Института физиологически активных веществ Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН, с которыми уральцев связывает давнее сотрудничество. Результаты совместных исследований, поддержанных грантом РНФ, опубликованы в журналах “ChemMedChem”, “Archiv der Pharmazie”, “European Journal of Medicinal Chemistry” и др. О сегодняшнем этапе работ мы поговорили с учеными ИОС УрО РАН — с руководителем направления программ и платформ членом-корреспондентом РАН Виктором Салоутиным и зам. директора по научной работе доктором химических наук Яниной Бургарт.

12–13 ноября в Перми прошла отчетная конференция по итогам второго этапа крупного научного проекта «Фундаментальная механика в новых материалах, конструкциях, технологиях». Ученые Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН реализуют его по соглашению с Министерством науки и высшего образования РФ с 2024 г. в сотрудничестве с коллегами из Института проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН (Москва) и Центрального аэрогидродинамического института им. профессора Н.Е. Жуковского (Жуковский). Более сотни участников представили результаты своих исследований по трем направлениям проекта: механике новых материалов и конструкций; оценке прочности и ресурса машин, конструкций и сооружений; проблемам турбулентности, магнитной гидродинамики, тепломассопереноса в многофазных и многокомпонентных средах. В составе оргкомитета — председатель конференции, руководитель проекта, научный руководитель ПФИЦ УрО РАН академик В.П. Матвеенко, руководитель научного направления  «Горные науки» ПФИЦ УрО РАН академик А.А. Барях, академик И.Г. Горячева (Институт проблем механики РАН, Москва), директор ПФИЦ УрО РАН член-корреспондент О.А. Плехов, директор Горного института ПФИЦ УрО РАН член-корреспондент Л.Ю. Левин, директор Института механики сплошных сред ПФИЦ УрО РАН доктор физико-математических А.И. Мизев, начальник лаборатории Центра прочности летательных аппаратов ЦАГИ А.Н. Шаныгин.
О задачах проекта и одноименной конференции рассказал академик Валерий Матвеенко.

— Механика — поистине универсальная область знания. Один из основоположников отечественной школы газовой динамики и аэродинамики гиперзвуковых скоростей академик Горимир Горимирович Черный называл ее вечно новой наукой, без развития которой невозможно использование большинства достижений других естественных наук. Сегодня ее роль недооценивают, например, курсы механики исчезают из программ вузов. Одна из наших главных задач — продемонстрировать универсальность и практическую значимость механики. Наш проект — прежде всего творческая площадка для механиков, где рождаются новые фундаментальные и прикладные результаты. Эти результаты не абстрактные, они воплощаются в конкретные разработки, которые уже сегодня могут использоваться для управления сложными технологическими процессами в машиностроении, авиационной промышленности и других областях, обеспечивающих научно-технологический суверенитет России. Важно не только заявить о разработанной модели, но и наглядно продемонстрировать результат тем, кто потенциально заинтересован в наших разработках.

16 октября в президиуме УрО РАН в рамках III научно-практической конференции «Уральские вершины. Респираторные инфекции — 2025» прошел круглый стол «Противовирусные препараты — от концепции до упаковки», собравший ведущих специалистов из Екатеринбурга, Москвы, Санкт-Петербурга, Новосибирска и других научных центров страны.

Заседание открыл председатель Объединенного ученого совета по химическим наукам УрО РАН академик Валерий Чарушин. Он подчеркнул, что круглый стол продолжает традиции взаимодействия химиков, медиков и биологов, заложенные на Урале еще в середине XX века, и призван объединить фундаментальные исследования с задачами здравоохранения. Валерий Николаевич также напомнил о достижениях уральской школы химиков-органиков, основанной академиком И.Я. Постовским, в том числе о препарате «триазавирин» — первом представителе семейства азолоазинов, ставшем примером успешного взаимодействия химиков и вирусологов.

Участников круглого стола приветствовал вице-президент РАН, председатель УрО РАН академик Виктор Руденко. Он отметил, что научное сообщество постоянно обращается к проблемам, связанным с инфекционными заболеваниями, и тема противовирусных препаратов закономерно вписывается в круг глобальных вызовов.

«Проблемы вирусных инфекций носят мировой характер, и решать их можно лишь усилиями представителей разных областей знания — медиков, биологов, химиков и физиков. Наука должна объединяться, как это происходит сегодня на Урале», — подчеркнул он.

Российские ученые впервые в мире получили керамику на основе легированного цирконием карбосилицида титана с существенно повышенными механическими характеристиками при высоких температурах. Научный коллектив включал сотрудников лаборатории керамического материаловедения Института химии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН (Сыктывкар) и их коллег из Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (Москва) во главе с директором членом-корреспондентом РАН Владимиром Комлевым. О разработке рассказала ведущий научный сотрудник ИХ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН кандидат химических наук Елена Истомина.

— Мы синтезировали и исследовали твердые растворы МАХ фазы карбосилицида титана-циркония с содержанием циркония 10–15 % в титановой подрешетке методом вакуумного карбосиликотермического восстановления. В результате последующего горячего прессования из них была получена жаропрочная керамика.

Механические испытания показали, что легирование цирконием приводит к существенному росту как твердости, так и прочности более чем в 1,5 раза. Особенно важно, что введение циркония дает существенное  увеличение высокотемпературной прочности. Образец с 15 % циркония в титановой подрешетке сохраняет высокую прочность вплоть до 1600°C, демонстрируя высокую термомеханическую стабильность и превосходя по этому показателю нелегированную карбосилицидную керамику на 350–400 °C.

Новые материалы могут использоваться в конструкционных элементах газотурбинных двигателей (огнеупорные облицовки камер сгорания, лопатки, направляющие аппараты и т.д.), где требуется сочетание жаропрочности, термостойкости и долговечности.