Новосибирские ученые в борьбе с онкологией

Специалистами Института цитологии и генетики СО РАН и компанией ООО «Панаген» разработан препарат «Панаген», используемый для лечения рака молочной железы.

Препарат успешно прошел доклинические исследования, а также I и II фазы клинических исследований. Разработчики надеются на успех дальнейших испытаний. По их замыслу препарат должен стать «рабочей лошадкой» при лечении онкологических заболеваний, которое будет доступным даже для граждан со средним материальным достатком.

Об особенностях разработанного препарата, а также о проблеме онкологии мы поговорили с руководителем данного проекта, научным сотрудником лаборатории индуцированных клеточных процессов ИЦиГ СО РАН, кандидатом биологических наук Анастасией Проскуриной.

- Анастасия Сергеевна, есть ли сейчас у ученых какая-то единая теоретическая модель возникновения рака?

– Причина здесь заключается в трансформации, в перерождении обычной клетки организма в раковую клетку. То есть в обычной, нормальной клетке нарушается естественное протекание процессов: там запускаются какие-то гены или, наоборот, какие-то перестают работать, и клетка начинает неуправляемо делиться, жить сама по себе. При этом развивающаяся опухоль ускользает от надзора иммунной системы организма, клеткам ничто не мешает бесконтрольно делиться.

- Из-за чего происходит такое перерождение клетки?

– В клетке под воздействием различных внешних и внутренних факторов происходит несколько последовательных мутаций, которые рождают, а потом и закрепляют специфические свойства раковой клетки. У нее появляется способность не воспринимать сигналы от окружающих клеток, то есть внутри ткани она становится неуправляемой. Клетка начинает хаотично и непрерывно делиться.

Одной из причин повышенного уровня возникновения мутаций может являться воздействие канцерогенов, например, вредных химических веществ, выбрасываемых некоторыми предприятиями, или компонентов табачного дыма. Также неблагоприятно влияют радиоактивное излучение, различные вирусы. Любые воздействия на геном клетки могут привести к мутациям и, соответственно, к онкоперерождению.

Почему у нас в последнее время онкология становится всё более и более распространенной? Кроме ухудшения экологического фона, с каждым последующим поколением мутаций накапливается всё больше и больше. И, например, для образования раковой клетки у человека с генетической предрасположенностью уже необходимо не пять-шесть независимых мутаций, а меньше. Это, соответственно, и увеличивает риск возникновения рака.

Вообще, организм человека испытывает множество внешних воздействий. И в организме всё время происходят какие-то изменения. За сутки в обычной клетке происходят тысячи повреждений. Но природа клетки такова, что она не дает возможности этим повреждениям зафиксироваться в мутации. Она их репарирует. Однако бывают моменты – как в случае попадания вируса или из-за постоянного химического прессинга – когда возникает мутация, и новый признак закрепляется. Как правило, подобные мутации дают клетке какие-то преимущества. Она, образно говоря, становится менее «послушной», более пластичной. То есть у нее появляются характеристики, благоприятствующие ее лучшей выживаемости. Поэтому такие клетки накапливаются и не выбрасываются из организма.

- А может ли психологическое состояние человека влиять на данный процесс?

– Психологическое состояние – это гормональное состояние. И гормоны тоже оказывают определенное влияние. Есть, например, гормонозависимые опухоли. Мы затрагиваем здесь очень широкую тему взаимодействия человеческого организма и опухоли. Опухоль, в принципе, – это отдельная структура человеческого организма. На этот счет существует множество теорий, начиная от психосоматической, вплоть до кармической привязанности и божественного вмешательства. Однако мы работаем в рамках молекулярной биологии, разрабатывая свои подходы к лечению.

- В чем суть вашего подхода к проблеме лечения рака?

– Мы пытаемся найти способ такого воздействия, чтобы усилить возможности организма в борьбе с опухолью. Наша конкретная разработка – это препарат «Панаген». Он представляет собой таблетки, покрытые кишечнорастворимой оболочкой, которые применяются вместе с химиотерапией.

Химиотерапия – это один из самых распространенных методов лечения опухоли. Но используемые химиотерапевтические препараты не только убивают клетки опухоли, к сожалению, они также негативно влияют на кроветворные клетки. В результате появляется такое побочное действие химиотерапии, как снижение лейкоцитов, которое пациенты очень плохо переносят.

Одно из действий нашего препарата – это как раз защита клеток крови и стимуляция их к размножению. В итоге сама химиотерапия переносится больными намного легче.

А второе действие препарата "Панаген", наиболее важное, на наш взгляд, – это создание в организме собственной системы борьбы с опухолью. В норме иммунная система организма не распознает опухоль, из-за чего та размножается. Так вот, наш препарат активирует в кишечнике клетки иммунной системы, а именно дендритные клетки, и они становятся способными после химиотерапии захватывать остатки опухолевых клеток, циркулирующих в крови. В результате взаимодействия с дендритными клетками появляются Т-лимфоциты, способные бороться с этими антигенами, воспринимая опухоль как чужеродного агента. Сам организм начинает бороться с опухолью!

- Насколько я понял, ваш препарат используется не сам по себе, а в сочетании с традиционной химиотерапией?

– Да, именно так. Сам по себе препарат «Панаген» активирует иммунную систему, но этого все равно недостаточно для эффективного лечения.

- Может ли ваш препарат использоваться самостоятельно, без химиотерапии?

– Если используется один лишь препарат, без химиотерапии, то таким путем можно активировать в организме начало адаптивного противоракового иммунного ответа. Это благотворно сказывается, например, на самочувствии больных, находящихся в терминальной стадии, когда их уже бессмысленно подвергать химиотерапии. Прием препарата повысит качество жизни таких людей – у человека будет больше жизненных сил, появится внутреннее стремление сопротивляться болезни. Это не пустые слова – у нас есть несколько клинических случаев, когда люди с раком легкого, которым определяли срок жизни в два месяца, смогли прожить на препарате полтора года.

- А можно ли его вот так же применять на ранних стадиях?

– Понимаете, при лечении рака в любом случае будет использоваться химиотерапия. Ее никто не отменит. Ни один онколог этого не сделает и будет абсолютно прав, потому что есть годами выверенная и узаконенная процедура. Все эти вещи находятся под государственным контролем. И чем в этом случае хорош наш препарат – именно тем, что не отменяет существующих стандартов лечения. Однако его добавление к принятым схемам лечения дает совершенно другую по своим терапевтическим качествам процедуру.

- Можно ли таким путем добиться того, что после лечения гарантированно не возникнет рецидива?

– Если брать наши клинические испытания, то у нас есть результат пятилетней безрецидивной выживаемости больных. На стадиях, когда у пациента появляются метастазы в региональных лимфатических узлах, IIIВ и IIIС стадии рака, наш препарат показал наилучшие результаты. По существующим оценкам, исторический контроль для данных стадий рака составляет 10 – 30% безрецидивной выживаемости.

То есть как минимум у семидесяти женщин из ста в течение пяти лет после проведенного лечения наблюдается рецидив. В ходе наших клинических исследований было получено, что в течение пяти лет после лечения у 55% женщин, страдавших от рака молочной железы и принимавших препарат «Панаген» на протяжении трех последовательных химиотерапий, рецидивов не произошло.

В контрольной группе пациентов, не принимавших препарат, но в остальном подвергшихся абсолютно такому же лечению, безрецидивная выживаемость составила только 20%.

- Почему вы выбрали рак молочной железы?

– Рак молочной железы выбран нами просто в качестве модели, поскольку это один из самых распространенных видов рака, он находится на втором месте по заболеваемости и на третьем месте по смертности. Когда ты проводишь клинические испытания, должно быть выбрано какое-то одно заболевание. Нам же в тот момент выбора чисто процессуально было удобнее осуществить необходимые для исследований процедуры. А вообще этот препарат будет работать на фоне химиотерапии с любой опухолью. По большому счету, работа этого препарата – это некий принцип активации дендритных клеток. Если есть антиген в виде раково-клеточных остатков, препарат будет так же развивать противораковую активность.

- Как вы вообще вышли на эту тему?

– В нашей лаборатории ИЦиГ СО РАН работы по этой тематике начались где-то с 1999 года. Просто была идея, что экстраклеточная ДНК обладает противораковым, радиотерапевтическим и лейкостимулирующим действием. Этой темой разные лаборатории занимались еще в 1950-е годы. Потом работы на эту тему вдруг прекратились, многие пошли по другим направлениям. В нашей же лаборатории под руководством доктора биологических наук Сергея Станиславовича Богачева было решено продолжить изучение эффектов воздействия экстраклеточной ДНК. В результате мы дифференцированно изучили все направления действия ДНК человека на клетку и организм млекопитающих. И продолжаем изучать. В перспективе – исследование воздействия композиционных препаратов на основе нуклеиновых кислот, есть и другие интересные наработки.

- Какая у вас теперь следующая задача?

– Конкретно по препарату «Панаген» нам предстоит третья фаза клинических испытаний. Здесь уже выборка пациентов будет больше, чем на второй фазе – примерно 150–160 человек. Соответственно, дальше предстоит вывод препарата на рынок. Естественно, необходимо получить разрешение Фармкомитета на его использование.

- Сколько вам еще понадобится времени?

– В лучшем случае три-четыре года необходимо на клинические испытания, еще два года – для вывода препарата на рынок. То есть минимум – пять лет. При условии, конечно, что нам окажут определенную административную поддержку, хотя бы на уровне руководства города Новосибирска.

Беседовал Олег Носков

Губительный орган

Думаю, нет смысла доказывать, что онкология является настоящим вызовом современной науке. Пожалуй, в наши дни это единственное заболевание, вызывающее у многих людей (независимо от уровня их образования и социального статуса) неподдельный ужас. Если в средние века люди трепетали от мысли о бубонной чуме, то сегодня коротенькое слово «рак» звучит для кого-то как угрожающий трубный глас. Ученые и медики, конечно, ищут разные способы борьбы с этой напастью, но пока совершенно очевидно, что силы не на стороне человечества, и пройдет еще немало лет, пока будет заявлено об окончательной победе.

С чумой, благодаря стараниям всё тех же ученых, человечеству совладать удалось. Можно ли точно так же победить онкологию?

Проблема в том, что чума и рак – противники не сопоставимые по своей природе.

Как пояснил доктор биологических наук, заведующий лабораторией индуцированных клеточных процессов ИЦиГ СО РАН Сергей Богачев, чума – это, грубо говоря, «зараза». С ней совладать проще. Рак имеет совершенно другую природу, связанную с процессом перерождения клеток организма. По словам ученого, раковая опухоль фактически является новым органом человека, обладающим всеми необходимыми функциями. Опухоль создает вокруг себя свой иммунитет, который «гасит» иммунную систему организма. Этот орган создает другую систему питания, прорастает сосудами и в конечном итоге обрекает организм на гибель.

Если использовать здесь какие-то метафоры, то лучше всего, наверное, подойдет образ зародыша мерзкого чудовища из фантастического триллера Ридли Скотта «Чужой». И надо сказать, что сама причина появления в человеческом организме зловредного губительного органа таит в себе немало загадок, для разрешения которых ученым наверняка придется искать какие-то нестандартные подходы и точки зрения. Не исключено, что потребуется несколько расширить сам контекст исследования. Как отмечает Сергей Богачев, в настоящее время опубликовано слишком мало статей, где бы исследовалась взаимосвязь между возникновением опухоли и существованием человека. А этот аспект очень важен для понимания природы явления.

Образно говоря, человек выступает в двух «ипостасях» – духовной и телесной. И к чему здесь привязать появление опухоли – пока еще большой вопрос. Наука, как мы понимаем, основывается на строгой доказательной базе, которая, в свою очередь, связана с точно установленными фактами и результатами измерений. В случае с онкологией (в отличие от «заразы» вроде чумы) трудно установить какую-либо четко очерченную причинно-следственную связь. Почему какой-то конкретный человек заболел раком, а его сосед или ближайший родственник этого несчастья избежал? Непонятно. Поэтому в научной среде (и даже в околонаучной) множатся разные версии и гипотезы, требующие строгой проверки.

Большой соблазн для ученого – найти какую-то простую материальную причину данного явления. Но дело в том, что  его природа гораздо сложнее того, чтобы «вписаться» в простую схему. Есть еще взгляд на проблему со стороны психосоматики. Например, некоторые исследователи считают, что рак обусловлен накоплением отрицательных эмоций. То есть здесь вступает в силу «духовный» аспект человека, обычно ускользающий от внимания представителей точной науки.

Известны случаи, когда опухоль исчезала после улучшения эмоционального фона. Например, знаменитый когда-то «народный целитель» Порфирий Иванов начал свои обливания холодной водой как раз после того, как у него был выявлен рак. Считается, что именно это обстоятельство вынудило его круто изменить образ жизни и победить болезнь. Внятных объяснений подобным самоисцелениям нет.

Однако попытка исследовать данный аспект связана с этическими вопросами и требует от ученого не только строгих доказательств, но и деликатности в выстраивании формулировок. Ссылки на «духовные» аспекты иногда чреваты морально девальвирующими установками в отношении больных и даже скатыванием к социальному расизму, чего делать, конечно же, ни в коем случае нельзя. Но проблему в любом случае придется рассматривать со всех сторон.

В нашей стране проблема онкологических заболеваний начинает, к сожалению, выдвигаться на передний план Одним словом, проблема требует серьезных фундаментальных исследований. И где, в какой стране произойдет прорыв в этом направлении, пока еще не понятно. Остается только возложить надежды на наших ученых, поскольку в России нередко появлялись нестандартные и смелые идеи.

Напоследок заметим, что в нашей стране проблема онкологических заболеваний начинает, к сожалению, выдвигаться на передний план. Так, по данным, предоставленным нам лабораторией индуцированных клеточных процессов ИЦиГ СО РАН, в структуре смертности населения России злокачественные новообразования вышли на второе место (15,4%) - после болезней системы кровообращения (53,5%), опередив травмы и отравления (9,9%).

По удельному весу среди злокачественных новообразований КАК ПРИЧИН СМЕРТИ первое место занимают опухоли трахеи, бронхов и легкого (17,4%), на втором месте – рак желудка (10,9%), на третьем месте – рак молочной железы (8,0%), затем идет рак ободочной (7,6%) и рак прямой кишки (5,8%).

В общей же структуре заболеваемости самыми частыми локализациями являются (в порядке убывания): кожа; молочная железа; трахея, бронхи, легкое; желудок; ободочная кишка.

Вот такая невеселая статистика.

Олег Носков

О том, какие подходы к лечению опасного заболевания предлагают специалисты Института цитологии и генетики СО РАН, о разработанных ими противораковых препаратах читайте в ближайшее время на нашем портале в специальном интервью.   

Онлайн-викторина "Академгородок"

Предлагаем Вашему вниманию увлекательную онлайн-викторину, посвященную Академгородку.

Немного про ее автора

Козионов Евгений

Родился и вырос в Новосибирском Академгородке. В 2005 окончил МехМат НГУ. Член клуба друзей МехМата НГУ. 8 лет проработал в нефтегазовой отрасли и уволившись в 2013 году переехал в Таиланд, где прожил пол года и снова вернулся в Россию.

Сам автор викторины представляет ее так:

ПРАВИЛА:
Вам будет предложен 101 вопрос, по одному за раз
Время на ответ не ограничено
Возвращаться к предыдущим вопросам нельзя
У каждого вопроса только 1 верный ответ
Для увеличения фото нажмите на него

ЗАМЕЧАНИЯ:
При обнаружении неточностей, ошибок и опечаток просьба сообщать о них на мою электронную почту evgenykozionovblog@gmail.com с указанием темы «Викторина»
В оформлении викторины автор по возможности использовал собственные фотографии, но также заимствовал из различных многочисленных источников сети Интернет, в том числе с сайтов academ.info и ngs.ru. Права на все изображения принадлежат их авторам

Новосибирский НИИЭП увеличил выручку до 1,8 млрд рублей по итогам 2015 года

20 фев 2016 - 12:33

Новосибирский Научно-исследовательский институт электронных приборов (АО «НИИЭП»), входящий в Концерн «Техмаш» Госкорпорации Ростех, завершил 2015 год с положительной динамикой. За год выручка предприятия составила 1,78 млрд рублей, что на 6% выше показателей 2014 года. Чистая прибыль составила 213 млн рублей.

В объеме производства основная доля приходилась на выполнение государственного оборонного заказа - порядка 85%, доля экспортных контрактов составила в среднем 15%. Общий объем выполненных работ в рамках программы научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок в 2015 году составил около 100 млн рублей.

«Помимо того, что в прошедшем году удалось увеличить выручку предприятия, мы также закончили два значимых проекта, которые позволят нам модернизировать производство. Задача на 2016 год - диверсифицировать производство, усилить выпуск продукции гражданского назначения и продолжить активное обновление научно-производственной базы. Это будет способствовать выполнению ключевых задач стратегии Ростеха по повышению эффективности и росту выручки всех предприятий госкорпорации», - сказал генеральный директор НИИЭП Амир Алямов.

В 2015 году предприятие завершило реализацию двух проектов - «Строительство инженерно-производственного комплекса для разработки и выпуска специзделий» на сумму 880 млн рублей и «Техническое перевооружение комплекса уникального стендового и технологического оборудования для производства перспективных специзделий» на сумму 342,5 млн рублей. Проекты выполнены в рамках Федеральной целевой программы «Развитие оборонно-промышленного комплекса на период 2011–2020 гг.».

В 2016 году предприятие планирует завершить реструктуризацию промышленных мощностей и начать работы по проектам «Реконструкция и техническое перевооружение для создания мелкосерийного производства комплектующих информационных и управляющих систем, взрывательных устройств боеприпасов, а также оптико-тепловых координаторов цели для самоприцеливающихся боеприпасов» стоимостью 207,4 млн рублей и «Техническое перевооружение производственного комплекса по изготовлению СВЧ-приборов на микрополосковых линиях и испытательной лаборатории» стоимостью 202,9 млн рублей.

Пресс-служба АО «Научно-исследовательский институт электронных приборов»

Медведев повысил выплаты академикам и членкоррам государственных академий наук

20 фев 2016 - 12:31

Премьер-министр Дмитрий Медведев повысил выплаты академикам и членам-корреспондентам государственных академий наук. Соответствующее постановление опубликовано на портале правовой информации.

Согласно изменениям в постановление "Об установлении ежемесячных денежных выплат членам государственных академий наук" академики будут получать 80 тысяч рублей, члены-корреспонденты - 40 тысяч рублей.

Установленные ранее ежемесячные денежные выплаты академику Российской академии наук в размере 100 тыс. рублей и члену-корреспонденту Российской академии наук в размере 50 тыс. рублей оставлены без изменений.

 

«Роскосмос» опроверг подлинность видео, демонстрирующего НЛО рядом с МКС

20 фев 2016 - 12:29

«Роскосмос» опроверг достоверность видео, якобы снятого с борта Международной космической станции: на нем запечатлен объект, пролетающий рядом со станцией. 19 февраля многие российские СМИ сообщили, что на видео запечатлено «таинственное НЛО». Также сообщалось, что видео было снято в январе, однако в сеть попало только 18 февраля.

«Это компиляция видео, снятого, по всей видимости, с американского сегмента МКС. Никаких пролетов объектов рядом с МКС в январе не было. Если что-то пролетает рядом, об этом сообщается заранее», — сообщил «Газете.Ru» источник в «Роскосмосе». «На видео присутствуют элементы компоновки — например, на первых кадрах запечатлен космический корабль «Прогресс», а в конце видео — «Союз». Эта разница очевидна благодаря форме иллюминаторов», — пояснил другой представитель «Роскосмоса».

Это не первый случай появления в сети «доказательств» существования инопланетных кораблей, которые на самом деле оказываются космическим мусором.

СО РАН поможет НГУ с экспертной оценкой

Объединенные ученые советы по направлениям наук при Президиуме СО РАН выступят в качестве экспертов, проанализировав заявки на академические единицы, сформированные Новосибирским государственным университетом.

«Программа по международной конкурентоспособности российских вузов сейчас разворачивается в сторону создания прорывных проектов, так называемых академических единиц», — отметил ректор НГУ доктор физико-математических наук Михаил Петрович Федорук. В связи с этим университет сформулировал ряд заявок, которые будут рассмотрены 18 марта. 

«НГУ преодолел важный рубеж в рейтингах, нужен  новый импульс, и он связан не только с тем, что нужно соперничать за средства ТОП-100, — прокомментировал председатель СО РАН академик Александр Леонидович Асеев. —  Меняется сама система распределения финансирования: в качестве базовых денег получается всего 150 миллионов, за остальные надо будет бороться в конкурсах академических единиц, каждая из которых «весит» 300 миллионов. Задача становится серьезной». 

Академик Асеев призвал ОУСы подключиться к этой большой и важной работе: рассмотреть сформированные в НГУ заявки и дать рекомендации, чтобы последние стали максимально конкурентоспособны. «Кроме того, Объединенные ученые советы могли бы оценить работу совместных лабораторий, не все из которых являются лидерами. Нужен и анализ структуры кафедр университета — насколько они отвечают тем вызовам, что стоят сейчас перед вузом. Здесь тоже нужна квалифицированная экспертная точка зрения со стороны максимально дружественной и максимально интегрированной структуры, которой для НГУ является СО РАН и, в частности, ведущие академические институты Новосибирского научного центра», — сказал Александр Асеев. 

 " Мы с академиком Асеевым обращались в правительство РФ с просьбой о поддержке инициативы интеграции НГУ, СО РАН и Технопарка, выступая за формирование надведомственной структуры" В ходе обсуждения вопросов, связанных с НГУ, речь также зашла об его более глубоком объединении  с институтами Сибирского отделения. «Мысли по этому поводу не новы, — прокомментировал Михаил Федорук. — В октябре 2014-го года мы с академиком Асеевым обращались в правительство РФ с просьбой о поддержке инициативы интеграции НГУ, СО РАН и Технопарка, выступая за формирование надведомственной структуры».

Однако, по словам ректора университета, до сих пор процессу кооперации мешают бюрократические преграды, разная ведомственная принадлежность и недостаточная мотивация институтов. Михали Федорук предложил создать рабочую группу, главной задачей которой было бы формирования единой программы развития уникальной научно-образовательной и внедренческой агломерации новосибирского Академгородка. «Мне кажется, что как раз президиум СО РАН и профильные Объединенные ученые советы должны выступить координирующей структурой», — подчеркнул ректор НГУ. 

Научный руководитель Института археологии и этнографии СО РАН академик Анатолий Пантелеевич Деревянко отметил, что на протяжении всего времени, когда обсуждались вопросы интеграции, существовала проблема отсутствия федерального закона, по которому разные организации получали бы финансирование из двух и более источников. Именно это, по мнению ученого, составляет главное тонкое место подобных проектов: ведь если СО РАН войдет в состав НГУ, это будет означать гибель отделения, а в обратной ситуации — университета. «Мы должны думать о судьбе обеих структур, — сказал академик Деревянко. — Поэтому было бы разумно выработать новые интересные формы интеграции и ни в коем случае не идти на юридическое объединение».  

Фото Юлии Поздняковой

ФАНО профинансирует в 2016 году исследования изменения экосистемы Байкала

20 фев 2016 - 04:26

Федеральное агентство научных организаций России (ФАНО) в 2016 году выделит средства на исследование причин изменения экосистемы на Байкале, сообщает в четверг Минприроды России.

"ФАНО профинансирует комплексное исследование причин эвтрофикации озера Байкал в 2016 году. Такое решение было принято по итогам встречи главы Минприроды России Сергея Донского с представителями ФАНО, Минобрнауки РФ и Лимнологического института РАН (Иркутская область) по проблеме эвторофикации озера Байкал", - говорится в сообщении.

Ранее глава Минприроды России Сергей Донской обратился к руководителю ФАНО Михаилу Котюкову с просьбой включить в план проведения фундаментальных исследований работу по изучению причин и прогнозированию последствий крупномасштабной перестройки экосистемы озера Байкал. Как отмечается, изучение проблемы требует научно обоснованных оценок.

По словам директора Лимнологического института СО РАН Андрея Федотова, в настоящее время эвтрофикация озера - повышение содержания живого вещества в водоеме с повышением его продуктивности - уже приводит к гибели эндемичной байкальской губки, сокращению численности байкальского омуля, изменению особенностей циркуляции воды в озере, а также развитию опасных, в том числе для человека, микроорганизмов - цианобактерий.

Ранее ученые связывали массовое развитие водорослей, которые способны изменить существовавшую в течение многих тысячелетий экосистему водных растений озера, с деятельностью человека. Среди возможных причин распространения спирогиры, помимо сбросов сточных вод с повышенным содержанием фосфора и азота, рассматриваются особенности гидрологического периода маловодья Байкала и его притоков на фоне климатических факторов общего повышения температур в регионе.

Как отметил Федотов, разрастание спирогиры не связано только лишь с антропогенными факторами, так как развитие водорослей фиксируется не только в прибрежных районах, но и в глубоководной части. По мнению Донского, данная проблема нуждается в скорейшем разрешении, поскольку эвтрофикация может привести к непредсказуемым проблемам.

Ученые доказали, что медь сможет заменить золото и серебро в фотонных устройствах

19 фев 2016 - 04:22

Исследователи из Московского физико-технического института впервые экспериментально продемонстрировали, что нанофотонные компоненты на основе меди могут успешно работать в фотонных устройствах — ранее считалось, что необходимыми для этого свойствами обладают только компоненты на основе золота и серебра. Статья была опубликована в журнале Nano Letters.

«Это своего рода революция — использование меди решает одну из главных проблем нанофотоники как таковой», — говорят авторы работы. Ранее считалось, что для создания эффективных фотонных металл-диэлектрических наноструктур могут использоваться только два металла — золото и серебро, в то время как все остальные металлы характеризуются настолько большим поглощением, что не могут быть альтернативой. Однако на практике создавать компоненты на основе золота и серебра не представляется возможным, потому что оба металла практически не вступают в химические реакции, а значит, из них крайне трудно, дорого и в большинстве случаев просто невозможно создавать наноструктуры.

Исследователи из лаборатории нанооптики и плазмоники МФТИ нашли решение этой проблемы. На основании обобщения теории для так называемых плазмонных металлов они еще в 2012 году выяснили, что медь как оптический материал может не только составить конкуренцию золоту, но и превзойти его. В отличие от золота, медь можно довольно легко структурировать, используя жидкостное или плазменное травление, и создавать на ее основе наноразмерные компоненты, которые легко интегрируются в фотонные или электронные интегральные схемы на основе кремния. Физикам удалось подтвердить эту гипотезу.

В результате ученым удалось создать медные чипы, оптические свойства которых ни в чем не уступают золотым аналогам. Авторы работы называют свое достижение «революцией в нанофотонике».

Информация переживет Землю

19 фев 2016 - 05:14

Носитель для вечного хранения огромного объема информации в формате 5D, на который можно записать «всю историю мира», был создан учеными. Отдел науки «Газеты.Ru» рассказывает, как этот носитель переживет Землю и при чем здесь Великая хартия вольностей.

В 1965 году один из основателей компании Intel Гордон Мур сформулировал закон, согласно которому число транзисторов, размещенных на кристалле интегральной схемы, будет удваиваться каждый год. Последние 50 лет этот эмпирический закон выполнялся достаточно хорошо, однако в последние годы рост производительности электроники замедлился. Это касается не только компьютерных процессоров, но и самых популярных сейчас элементов долговременной флеш-памяти.

Фактически технология создания традиционной флеш-памяти достигла своего физического предела.

Производители выпускают процессоры и устройства памяти с транзисторами размером 14 нм — это минимальная длина волны света, которая используется в процессе производства при облучении кремниевой пластины.

При этом долговечность флеш-памяти составляет несколько десятков лет. Время жизни современных оптических и магнитных дисков также ограничивается десятилетиями. Поэтому проблема создания долговечных носителей информации остается актуальной задачей современной электроники.

На текущей неделе ученые из Центра оптоэлектрических исследований Саутгемптонского университета в Англии рассказали о новом материале, который не только обеспечивает невероятно плотную запись цифровых данных, но и позволяет хранить эти данные очень долгое время — можно сказать, целую вечность.

Для реализации этой идеи в качестве накопителя данных использовалось кварцевое стекло. Под воздействием очень коротких лазерных импульсов в стекле создавалась необходимая многослойная самоорганизующаяся наноструктура. Такие импульсы называют фемтосекундными, их длительность равна одной квадриллионной (одна миллионная одной миллиардной) доле секунды.

Информация записывается с помощью трех слоев наноточек — вокселов (объемных пикселей), расположенных на расстоянии 5 микрометров (одна миллионная часть метра) друг от друга. Эти точки изменяют поляризацию света, проходящего сквозь диск, что позволяет считывать состояние структуры с помощью микроскопа и поляризатора — аналогичного тому, который используется в солнцезащитных очках Polaroid.

Разработчики называют эту технологию 5D-памятью, поскольку каждая единица информации (бит) имеет пять различных характеристик. Сюда относятся три пространственные координаты точек в наноструктуре, а также размер и ориентация — всего пять возможных параметров. Благодаря этому новая технология обеспечивает огромную плотность записи информации по сравнению с обычными компакт-дисками, работающими по технологии 2D-памяти. С видео, демонстрирующим, как изготавливается новая «пятимерная» память, можно ознакомиться здесь.

Такая технология позволяет разработчикам добиться огромной плотности записи: 360 терабайт данных можно записать на диск из кварцевого стекла диаметром несколько сантиметров. Для того чтобы записать такой объем информации, потребовались бы около семи тысяч современных 50-гигабайтных двухслойных Blu-Ray-дисков. Поскольку в качестве материала используется стекло, хранить данные можно будет при температуре до 1000°C. Долговечность такого накопителя составит, по прогнозам ученых, 13,8 млрд лет при эксплуатационной температуре в 190°C.

Следует отметить, что, по прогнозам астрономов, Солнце поглотит Землю приблизительно через 7,5 млрд лет. Получается, что созданный учеными диск можно на самом деле считать «вечным», хотя бы в масштабах нашей планеты.

Таким образом, никаких особых условий хранения, например низкой температуры, не предусмотрено. Новая память будет использоваться в основном для хранения больших массивов особо важных данных, например музейных архивов и библиотек.

Технология впервые была экспериментально продемонстрирована еще в 2013 году, когда текстовый файл размером 300 Кб был успешно записан в формате 5D.

Сейчас исследователи практически готовы к коммерческому производству «вечных дисков», но им необходимы промышленные партнеры и спонсоры.

Основным препятствием для того, чтобы новая технология стала массовой, является дороговизна лазеров, используемых для записи данных. Сейчас исследователи работают над созданием доступной системы считывания данных в формате 5D. «Это вопрос развития технологий, вскоре мы сможем сделать новую память доступной для коммерческих целей», — говорит Абид Пател — молодой исследователь, принимавший участие в разработке. University of Southampton

 Стеклянные диски, на которых были записаны тексты по технологии 5D. На диаграмме (не в масштабе) изображены точки микронного размера в которых находятся наноструктуры, хранящие информацию.

 Изобретение официально было представлено 17 февраля 2016 года на выставке SPIE Photonics West в Сан-Франциско. Вполне возможно, что планы создателей новой памяти смогут реализоваться и вся история мира будет записана на маленьком стеклышке.

Сотрудница физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова Мария Котова, занимающаяся разработкой резистивной органической памяти, рассказала отделу науки: «Основная задача ученых, работающих в этой области, — создание недорогой, быстрой памяти с высокой плотностью записи и долгим временем хранения информации. Учеными из Саутгемптонского университета удалось решить одну из очень важных проблем в развитии технологии памяти — разработать прототип запоминающего устройства с очень высокой плотностью и скоростью записи информации и огромным сроком хранения данных.

Из всех наиболее ходовых типов памяти никакая технология не могла похвастаться такими характеристиками: срок хранения данных флеш-памяти максимально достигает десятков лет, а DRAM-технология не сохраняет информацию при отключении от источника питания».

Авторы исследования уже представили элемент памяти с записанной на нем Всеобщей декларацией прав человека на церемонии закрытия Международного года света и световых технологий в феврале 2016 года в Мексике. К настоящему моменту на «вечные диски» уже записаны «Оптика» Ньютона, Великая хартия вольностей, Библия короля Якова и другие наиболее важные в истории человечества тексты.

«Декларация прав человека стала одним из первых документов, записанных с помощью новой технологии, и она поможет сохранить человеческий род, — сказал лидер исследовательской группы, профессор Петр Георгиевич Казанский. — Кажется символичным, что Юкатан является местом проведения церемонии закрытия Международного года света: кратер Чиксулуб возник 65 млн лет назад в результате падения астероида, имевшего 10 км в диаметре. Наша технология дает надежду на то, что если такая катастрофа повторится в будущем, то знания человечества не буду потеряны навсегда».

Страницы

Подписка на АКАДЕМГОРОДОК RSS