Георгий Зограф, аспирант физико-технического факультета

Я занимаюсь разработкой термооптически разрушаемых капсул с прямым температурным откликом на основе диэлектрических наночастиц для таргетированной доставки лекарственных препаратов. Такие системы на основе полимерных микрокапсул активно используют в задачах для таргетированной (адресной) доставки лекарственных препаратов – по аналогии с обычными лекарственными капсулами, внутри которых помещается активные элементы и вещества. Таким образом, микрокапсула способна адресно доставлять лекарственный препарат к отдельным клеткам.

Одним из возможных механизмов вызволения активных веществ из капсул является их термоиндуцированное разрушение, а именно локальный перегрев материала стенок. Такого эффекта можно достичь за счет помещения в стенки капсул наноразмерных объектов, способных эффективно поглощать и преобразовывать свет в тепловую энергию, которая идет впоследствии на разрушение капсул. Однако до сегодняшнего дня не существовало систем, которые позволяли бы в реальном времени отслеживать локальную температуру капсулы. Это необходимо для достоверного освобождения лекарственных препаратов и недопущения перегрева окружающих живых клеток. Такой «прямой температурный отклик» возможен благодаря внедрению в стенки полимерных капсул наночастиц полупроводниковых материалов, которые обладают выраженным термочувствительным сигналом комбинационного (Раманавского) рассеяния. При наведении на капсулу лазерного излучения, полупроводниковая наночастица одновременно с нагревом будет рассеивать Рамановский сигнал, по спектральному положению которого можно детектировать температуру с точностью до нескольких градусов. 

Некоторый задел по этому проекту уже имеется. В частности, совместно с коллегами из Центра нанофотники и метаматериалов (МНЦ НиМ) были проведены теоретические расчеты оптического нагрева, а также изготовлены и охарактеризованы полупроводниковые наночастицы. Более того, мои коллеги имеют совместные работы и проекты с учеными из СПбГМУ им. Павлова, что положительным образом скажется на итоговом успехе данного проекта. 

Георгий Зограф
Георгий Зограф

Грант позволит сосредоточиться на практических приложениях фундаментальных исследований, которые проводятся в рамках моей кандидатской диссертации и работы в Университете ИТМО. Безусловно, хочется довести проект от идеи до непосредственного практического приложения, однако существует ряд трудностей. Одной из них является выход на доклинические испытания и тестирования. В ходе работы по проекту планируется получить патент на наши разработки.

Александра Парамонова, магистрантка, Химико-биологический кластер

Мой проект посвящен разработке гибридных, оптически активных материалов на основе склеропротеинов. Разрабатываемый продукт – биокомпозитный материал на основе природных склеропротеинов, модифицированный оптически активными наночастицами, для использования в качестве визуализирующего агента в медицине. Склеропротеины, входящие в основу разрабатываемого материала, представляют собой природные фибриллярные белки, которые характеризуются очень высокой пластичностью и прочностью. В качестве природного источника склеропротеинов мы используем паутину – образцовый материал: оптически активный, биосовместимый, биоразлагаемый, возобновляемый, нетоксичный, обладает широким спектром применения и высокой прочностью.

На основе полученного композита могут быть созданы материалы, обеспечивающие направленную доставку лекарств в форме мицелл и капсул, сорбцию которых можно будет отследить благодаря оптической активности материала. Также на основе предлагаемых композитов можно сконструировать ангиопротезы (протезы сосудов, их используют ангиохирурги).

В результате будет разработан специализированный тонко настроенный биоматериал для широкого спектра применений в биомедицине. Уже создан прототип предлагаемого материала. Для его создания был разработан метод синтеза биосовместимых наночастиц с оптической активностью, а также были подобраны мягкие условия модификации ими белков. Такой подход позволяет сделать процесс производства экономически эффективным и дешевым. Тем не менее, необходимы дальнейшие исследования в области оптимизации состава биокомпозитов.

Природные волокнистые композиты обеспечивают ряд преимуществ по сравнению с синтетическими аналогами. В условиях отсутствия на рынке отечественных природных функциональных композитных материалов их место заняли синтетические композиты, получаемые, во-первых, из небиоразлагаемого материала, а во-вторых, при использовании сильно токсичных реагентов.

Сегодня в мире отсутствует индустриальное производство материалов на основе шелка пауков. Разрабатываемая технология позволяет организовать низкозатратное производство без аналогов. На основе предлагаемых композитов предлагается сконструировать ангиопротезы для больных с острой артериальной непроходимостью, чего невозможно достичь, используя искусственные материалы.

Игорь Лашков, научный сотрудник факультета информационных технологий и программирования

Проект посвящен решению задачи мониторинга состояния водителя в кабине транспортного средства во время движения за счет анализа его биологических показателей с использованием устройств носимой электроники. Результатом разработки станет мобильное приложение, устанавливаемое на смартфон водителя и распознающее признаки сонливости и агрессивного вождения у водителя транспортного средства за счет анализа показаний устройств носимой электроники. Также приложение сможет формировать пользователю контекстно-ориентированные рекомендации в виде звуковых уведомлений для снижения вероятности наступления ДТП.

Перед началом работы с системой водитель закрепляет смартфон на лобовом стекле автомобиля таким образом, чтобы он не препятствовал обзору дорожной обстановки, а камера смартфона была направлена на лицо водителя, кроме того, к смартфону подключены доступные устройства носимой электроники. Показания с их сенсоров позволяют повысить эффективность определения опасных состояний водителя транспортного средства.

Уникальность разработки в использовании недорогостоящего программно-аппаратного оборудования при обеспечении безопасности вождения, которыми являются смартфон и устройство носимой электроники (часы, браслет, другое). Уже разработан прототип мобильного приложения для платформы Android, он способен детектировать признаки сонливости и невнимательности водителя за рулем автомобиля на основе использования фронтальной камеры и датчиков смартфона. В рамках проекта планируется объединить данные с сенсоров смартфона, а также датчиков носимой электроники, а также провести эксперименты в реальных условиях движения на дорогах.

Илья Шилов, магистрант, факультет безопасности информационных технологий

Я занимаюсь разработкой многомерного блокчейна для применения в банковском и финансовом секторах экономики. Многомерный блокчейн – это разрабытываемый мной способ построения распределенного реестра. У обычного блокчейна, который представляет собой просто цепочку блоков с данными, есть ряд недостатков, из-за которых применение этой технологии на практике за пределами криптовалютного мира тормозится. Наиболее серьезные проблемы – масштабирование и обмен данными между отдельными реестрами без посредников. Многие проекты пытаются осуществлять масштабирование с помощью разделения базы транзакций на части (шардинг), а внешние транзакции проводить с помощью сайдчейнов. Придуманный мной подход отличается. Он основан на объединении произвольного числа блокчейнов в единую систему.

При росте нагрузки на узлы сети в многомерном блокчейне создаются новые блокчейны, а узлы разделяются на группы, каждая из которых поддерживает свой блокчейн. За счет этого можно значительно снизить нагрузку на узлы сети и, кроме того, осуществлять безопасные внешние транзакции между произвольным количеством реестров. При этом все пользователи по-прежнему остаются в рамках единой системы, а изменения на уровне реализации распределенного реестра для них полностью прозрачны.

b=02,center

Если объединять в рамках многомерного блокчейна финансовые системы (необязательно криптовалюты), то между принадлежащими разным компаниям или сообществам реестрам можно проводить сложные транзакции без угрозы их безопасности. Bitcoin показал практическую применимость блокчейна, Ethereum ввел смарт-контракты, ZeroCoin и ZeroCash позволили достичь анонимности платежей за счет криптографии с нулевым разглашением, Cardano внедряет математически доказанный Proof-of-Stake. Многомерный блокчейн же может позволить добиться тех же результатов для межсистемного обмена.

Многие банки (JP Morgan Chase, Santander, Barclays, Сбербанк, Альфа Банк) проявляют интерес к блокчейну и вкладывают миллионы в развитие таких проектов, как Enterprise Ethereum Alliance, Ripple, Corda R3, Hyperledger Fabric. Интерес закономерен: блокчейн отражает сущность финансовых потоков, а смарт-контракты позволяют вывести финансовые отношения на новый уровень. Применению блокчейна препятствуют определенные проблемы. Но, если их преодолеть, многомерный блокчейн приблизит внедрение новых технологий в качестве основы для финансовых систем.

Анастасия Юсупова, магистрантка, факультет систем управления и робототехники

Мой проект – разработка биомехатронного модуля по детектированию препятствий для людей с ограниченными возможностями зрения. Не секрет, что людям с ограниченными возможностями зрения довольно сложно перемещаться по улицам города, а разрабатываемое устройство способствует улучшенной навигации. В частности, позволяет обнаруживать препятствия в двух зонах – ближней и дальней – с помощью ультразвукового сенсора.

В зависимости от расстояния до препятствия пользователь получает информацию с помощью вибрации: чем ближе препятствие, тем больше частота вибрации. На рынке существуют устройства, которые имеют ту же цель, но большинство из них крепится на трость, чем сильно ограничивает диапазон поиска препятствий.

Проект изначально был моей дипломной работой в бакалавриате, но позже я поняла, что его можно развить и создать работающий прототип. Я собрала макет устройства, который необходимо дорабатывать. Полученный грант позволит приобрести комплектующие, необходимые для доработки макета: сенсор, который имел бы лучшую работоспособность, микроконтроллер, аккумуляторы. Также деньги необходимы для изготовления корпуса, печатной платы.

Уже сейчас планируется работа как с отделом инклюзивного образования Университета ИТМО, так и напрямую с социальными учреждениями. Таким образом, можно будет получить обратную связь от пользователей.

Перейти к содержанию