Ученые-химики создают "вечный диск" для хранения информации и систему мембранной оксигенации

Главное здание ФГУП "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики имени Д.И. Менделеева" (ЦНИИХМ) в Нагатино-Садовники (Москва).

Источник изображения: ЦНИИХМ

Предприятия ОПК и ВУЗы заинтересованы в научно-техническом сотрудничестве

Разработки российских высших учебных заведений все чаще стали оказываться в зоне внимания предприятий оборонно-промышленного комплекса. Российский химико-технологический университет (РХТУ) им. Д.И. Менделеева, являющийся опорным вузом химической отрасли, имеет ряд уникальных изобретений, которые могут применяться как в гражданской, так и оборонной промышленности.

РХТУ изобрел «вечный архивный диск», который может использоваться для хранения больших объемов данных, а стереть или изменить информацию будет невозможно. Запись, например, страховых фондов документации или «холодных» архивов нового поколения, будет осуществляться на разработанный носитель информации, созданный на основе наноструктурированного стекла, принципиально нового долговечного материала. Страховой фонд документации создается в различных организациях и не предназначен для использования, а подлежит хранению в защищенном месте. В случае потери оригинальных данных он выступает в качестве компенсационного механизма и рассматривается как важный элемент обеспечения национальной безопасности государства. Объем информации, которой оперируют компании неизменно увеличивается, для ее сохранения крупными провайдерами предоставляется услуга облачного «холодного хранения». «Температура данных» показывает, насколько часто обращаются к таким информационным хранилищам. Диск со сверхстабильной оптической памятью будет иметь неограниченный срок хранения данных и количество циклов считывания информации. Он не подвержен воздействию электромагнитных полей, света, ультрафиолетового излучения, экстремальных перепадов температур, даже открытому огню и агрессивным химическим веществам. Исследования РХТУ проводятся при поддержке Фонда перспективных исследований и уже разработан опытный образец носителя диаметром 120 мм, в дальнейшем планируются опытно-конструкторские работы.

В университете планируется создание новой мембранной системы для насыщения крови кислородом, отечественная разработка сможет заменить импортные аппараты, которые в настоящее время используются для оказания медицинской помощи. В основе изобретения – использование свойств полимерной мембраны, обладающей свойством разделения веществ. Это может быть газ, жидкость. В разработке ученых-химиков мембрана используется в качестве разделительного устройства в приборах экстракорпоральной мембранной оксигенации (ЭКМО), предназначенных для насыщения крови кислородом. Экстракорпоральная означает вне тела или организма, то есть очищение крови от углекислого газа и насыщение ее кислородом происходит не в легких больного, а в аппарате со специальной мембраной, через которую происходит газообмен, или можно сказать в «искусственном легком».

Ректор РХТУ, доктор химических наук, профессор РАН Александр Мажуга рассказал, что «мембранный модуль вставляется в прибор ЭКМО, благодаря чему из крови уходит углекислый газ, а кровь наполняется кислородом». «В настоящий момент такие мембраны делают в Бразилии, Италии и Японии. Наша задача – импортозамещение, хотим воспроизвести разработку коллег, сделать не хуже», - отметил глава университета.

Недостаточное насыщение крови кислородом или низкая сатурация является показателем поражения легких, что особенно актуально при коронавирусной инфекции. У здорового человека сатурация на воздухе составляет 95-100%. Если показатели ниже нормы, что имеет критически важное значение для жизни, в больницах таким пациентам «подключают кислород». В период пандемии COVID-19, который вызывает коронавирусное воспаление легких, применяется наиболее традиционный способ насыщения крови кислородом с использованием аппаратов искусственной вентиляции легких (ИВЛ), когда кислород в определенной концентрации под давлением подается в легкие и через альвеолы в кровоток.

Подключают больного к прибору через маску, эндотрахиальную трубку, а процесс снятия с аппарата - постепенный и сложный. В случае неэффективности поддержания газообмена при помощи аппаратов ИВЛ, когда кислород из альвеол не проходит в кровь, подключают приборы ЭКМО, которые позволяют насыщать кислородом непосредственно кровь больных с тяжелой легочной недостаточностью под наблюдением квалифицированных врачей интенсивной терапии и анестезиологов-реаниматологов, давая в это время возможность легким заболевшего восстановиться. Несмотря на то, что способность к восстановлению поврежденной легочной ткани зависит от многих причин и в целом от общего состояния здоровья пациента, все же шанс на спасение жизни существует.

Новая разработка РХТУ позволит извлекать кислород из воздуха даже в экстремальных ситуациях, в том числе при отсутствии баллонов с кислородом, и контролировать его введение в человеческий организм через аппараты ИВЛ и приборы ЭКМО. Инновационные мембраны будут использоваться как фильтры. По сравнению с аналогами вес и размеры концентраторов кислорода уменьшатся.

В рамках импортозамещения РХТУ предлагает аэрогели для остановки массивных артериальных и венозных кровотечений. Применение подобных гемостатических средств будет возможно для быстрой остановки кровотечения во время оказания первой медицинской помощи, при полосных операция и других случаях. Создание качественных аналогов, которые могли бы заменить препараты, произведенные в США, Великобритании и занимающие большую часть российского рынка, является важной задачей для российских ученых. Гели для остановки крови могут быть востребованы и в армии, и в оборонке, и должны находится в каждой «аптечке». Университет получил патент на лабораторную технологию получения функциональных высокопористых материалов – аэрогелей на основе хитозана в форме сферических частиц. Гель помогает заживлению различных повреждений кожи, способствует свертываемости крови, при этом не ведет к образованию тромбов. Он обладает антимикробным действием и стимулирует регенерацию.

Инновационные разработки университета были представлены на форуме «Армия-2020», а вопросы диверсификации и создания эффективных механизмов подготовки кадров для оборонно-промышленного комплекса обсуждались во время круглых столов.

Ректор РХТУ им. Д.И. Менделеева стал модератором научной дискуссии о кооперации вузов с предприятиями ОПК.

Проректор РХТУ по науке, доктор химических наук Анна Щербина сказала, что диверсификация оборонно-промышленного комплекса стала одной из ключевых тем «Армии-2020». «Такие масштабные форумы позволяют наладить научно-техническое сотрудничество, ведь на площадке зачастую присутствуют большие делегации предприятий, включающие руководство, генеральных конструкторов, главных технологов и инженеров. Для университета это возможность скорректировать планы по подготовке кадров для отрасли, открыто обсудить достижения и барьеры. Партнеры отмечают, что исполнение поручений Президента РФ по вопросу диверсификации оборонно-промышленного комплекса возможно только при более тесной кооперации университета и предприятий, которой способствует форум Армия», - заявила проректор. Она подчеркнула, что все представленные разработки университета превосходят мировые аналоги по многим характеристикам.

Университет во время международного армейского мероприятия заключил соглашение о сотрудничестве с ОАО Авиамоторный технический комплекс «Союз». Предприятие готово предоставить рабочие места студентам, которые хорошо зарекомендовали себя во время прохождения практики. РХТУ имени Д.И. Менделеева и «Союз» будут совместно заниматься подготовкой кадров, адаптация программ обучения к современным производственным задачам является целью такого сотрудничества.

Ирина Дронина