Гибкие биоэлектроды позволят вести длительный непрерывный мониторинг работы сердца
Ученые Томского политеха предложили новые нательные биоэлектроды для считывания электрических сигналов при мониторинге работы сердца.
По данным Всемирной организации здравоохранения, cердечно-сосудистые заболевания остаются одной из основных причин смерти во всем мире.
Самым простым и неинвазивным методом диагностики дисфункций сердечной мышцы является электрокардиограмма (ЭКГ), при считывании электрического поля сердца используются специальные биоэлектроды.
Их основная задача – преобразование ионных токов человеческого тела (биотоков) в электрический ток для внешних устройств (кардиографов).
Традиционно в процедурах электрокардиографии и энцефалографии используются электроды на основе серебра с покрытием из хлорида серебра.
Дополнительно металлическая часть покрывается слоем геля для конверсии биотока в электронный ток.
Разработанные в нашем университете электроды на основе восстановленного оксида графена выполнены на полимерной подложке, что позволяет создавать гибкие структуры.
Углеродное проводящее покрытие – рабочее тело электрода – формируется при облучении лазером пленки оксида графена, нанесенной на подложку.
«Электроды из серебра с хлоридом серебра работают эффективно, однако у них есть несколько минусов.
Во-первых, маленький срок службы – как правило, мониторирование ограничено 24 часами. Затем высыхает гель, происходит деградация поверхности электрода, и его необходимо менять.
Во-вторых, твердая структура электрода приводит к неплотному прилеганию, раздражению кожных покровов. Сейчас существуют гибкие электроды с серебряным покрытием, однако проблема высыхания геля и деградации поверхности остается.
Мы же использовали совсем другой материал – восстановленный оксид графена», – говорит профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Евгения Шеремет.
В ходе экспериментов конструкция не деградировала, электроды не теряли свои свойства в течение 108 часов, то есть четырех с половиной дней. При этом на оксид графена не нужно дополнительно наносить гель.
«Оксид графена – доступный недорогой материал, технология его модификации легко масштабируется. А это значит, что ее нетрудно будет перенести из условий лаборатории на производство», – отмечает ученый.
По словам исследователей, рыночная стоимость электродов для длительного мониторинга может доходить до 200 евро.
Электроды, предложенные томскими учеными, могут оказаться гораздо дешевле за счет доступности исходных материалов.
«Задачу увеличить длительность мониторинга и повысить комфорт ношения холтера сформулировали специалисты НИИ кардиологии Томского НИМЦ, с которыми мы сотрудничаем.
Это первый этап в разработке комфортных для пациентов устройств для длительного мониторирования. Как правило, холтер работает в течение суток в том числе и из-за ограниченного срока службы электродов.
Но сердечные дисфункции достаточно коварные, нет гарантии, что какой-то сбой удастся зафиксировать именно в эти сутки, когда пациент носит холтер. Если увеличить срок ношения прибора, это может помочь в выявлении нарушений», – поясняет Евгения Шеремет.
В дальнейшем ученые намерены дополнить электроды другими гибкими элементами таким образом, чтобы они могли передавать сигнал беспроводным путем.
В исследовании принимают участие Университет Амстердама, НИИ кардиологии Томского НИМЦ и СибГМУ.
Работа поддержана грантом по Программе повышения конкурентоспособности Томского политехнического университета.
🔰 Научная публикация
#doc
Ученые Томского политеха предложили новые нательные биоэлектроды для считывания электрических сигналов при мониторинге работы сердца.
По данным Всемирной организации здравоохранения, cердечно-сосудистые заболевания остаются одной из основных причин смерти во всем мире.
Самым простым и неинвазивным методом диагностики дисфункций сердечной мышцы является электрокардиограмма (ЭКГ), при считывании электрического поля сердца используются специальные биоэлектроды.
Их основная задача – преобразование ионных токов человеческого тела (биотоков) в электрический ток для внешних устройств (кардиографов).
Традиционно в процедурах электрокардиографии и энцефалографии используются электроды на основе серебра с покрытием из хлорида серебра.
Дополнительно металлическая часть покрывается слоем геля для конверсии биотока в электронный ток.
Разработанные в нашем университете электроды на основе восстановленного оксида графена выполнены на полимерной подложке, что позволяет создавать гибкие структуры.
Углеродное проводящее покрытие – рабочее тело электрода – формируется при облучении лазером пленки оксида графена, нанесенной на подложку.
«Электроды из серебра с хлоридом серебра работают эффективно, однако у них есть несколько минусов.
Во-первых, маленький срок службы – как правило, мониторирование ограничено 24 часами. Затем высыхает гель, происходит деградация поверхности электрода, и его необходимо менять.
Во-вторых, твердая структура электрода приводит к неплотному прилеганию, раздражению кожных покровов. Сейчас существуют гибкие электроды с серебряным покрытием, однако проблема высыхания геля и деградации поверхности остается.
Мы же использовали совсем другой материал – восстановленный оксид графена», – говорит профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Евгения Шеремет.
В ходе экспериментов конструкция не деградировала, электроды не теряли свои свойства в течение 108 часов, то есть четырех с половиной дней. При этом на оксид графена не нужно дополнительно наносить гель.
«Оксид графена – доступный недорогой материал, технология его модификации легко масштабируется. А это значит, что ее нетрудно будет перенести из условий лаборатории на производство», – отмечает ученый.
По словам исследователей, рыночная стоимость электродов для длительного мониторинга может доходить до 200 евро.
Электроды, предложенные томскими учеными, могут оказаться гораздо дешевле за счет доступности исходных материалов.
«Задачу увеличить длительность мониторинга и повысить комфорт ношения холтера сформулировали специалисты НИИ кардиологии Томского НИМЦ, с которыми мы сотрудничаем.
Это первый этап в разработке комфортных для пациентов устройств для длительного мониторирования. Как правило, холтер работает в течение суток в том числе и из-за ограниченного срока службы электродов.
Но сердечные дисфункции достаточно коварные, нет гарантии, что какой-то сбой удастся зафиксировать именно в эти сутки, когда пациент носит холтер. Если увеличить срок ношения прибора, это может помочь в выявлении нарушений», – поясняет Евгения Шеремет.
В дальнейшем ученые намерены дополнить электроды другими гибкими элементами таким образом, чтобы они могли передавать сигнал беспроводным путем.
В исследовании принимают участие Университет Амстердама, НИИ кардиологии Томского НИМЦ и СибГМУ.
Работа поддержана грантом по Программе повышения конкурентоспособности Томского политехнического университета.
🔰 Научная публикация
#doc
В ТПУ разработали искусственные кровеносные сосуды
Ученые Томского политеха разработали новую технологию создания искусственных сосудов – графтов.
Искусственные графты востребованы сегодня при лечении острых тромбозов.
В случае, если восстановить функционал сосуда медикаментозно или хирургически уже невозможно, пораженный участок удаляется и заменяется искусственным, изготовленным из поликапролактона или другого биосовместимого материала.
В перспективе внедрение технологии сможет помочь сделать лечение острых тромбозов намного доступнее.
Предложенный метод эффективнее и качественнее аналогов и при этом почти в два раза дешевле.
«Уникальность новой отечественной технологии, в том, что она намного проще и на 90 % дешевле существующих методов производства искусственных сосудов», – отметил руководитель лаборатории «Плазменные гибридные системы» ТПУ Сергей Твердохлебов.
Для улучшения приживаемости имплантируемых графтов сегодня используется крайне сложная обработка и дорогостоящие препараты.
Однако, по словам ученых, в результате механические и функциональные характеристики таких сосудов все равно оставляют желать лучшего. Разработка ТПУ, как отметили авторы, лишена этих недостатков.
В дальнейшем исследовательский коллектив совместно со специалистами Томского НИИ кардиологии намерен перейти к тестированию медико-биологических свойств разработанных графтов на живых тканях.
Подробнее на РИА Новости
🔰 Научная публикация
#doc
Ученые Томского политеха разработали новую технологию создания искусственных сосудов – графтов.
Искусственные графты востребованы сегодня при лечении острых тромбозов.
В случае, если восстановить функционал сосуда медикаментозно или хирургически уже невозможно, пораженный участок удаляется и заменяется искусственным, изготовленным из поликапролактона или другого биосовместимого материала.
В перспективе внедрение технологии сможет помочь сделать лечение острых тромбозов намного доступнее.
Предложенный метод эффективнее и качественнее аналогов и при этом почти в два раза дешевле.
«Уникальность новой отечественной технологии, в том, что она намного проще и на 90 % дешевле существующих методов производства искусственных сосудов», – отметил руководитель лаборатории «Плазменные гибридные системы» ТПУ Сергей Твердохлебов.
Для улучшения приживаемости имплантируемых графтов сегодня используется крайне сложная обработка и дорогостоящие препараты.
Однако, по словам ученых, в результате механические и функциональные характеристики таких сосудов все равно оставляют желать лучшего. Разработка ТПУ, как отметили авторы, лишена этих недостатков.
В дальнейшем исследовательский коллектив совместно со специалистами Томского НИИ кардиологии намерен перейти к тестированию медико-биологических свойств разработанных графтов на живых тканях.
Подробнее на РИА Новости
🔰 Научная публикация
#doc
Ученые: на дне Васюганского болота интенсивно преобразуются минералы и концентрируются редкие металлы
Ученые Томского политеха провели подробное исследование участка Васюганского болота – одного из самых больших в мире – и выяснили, как и где в болоте происходят интенсивные преобразования минералов и концентрируются редкие металлы, такие как германий, скандий, галлий и группа редкоземельных элементов.
Исследование показало, что они накапливаются в относительно тонких слоях, и содержание некоторых из них здесь выше средних значений в болотах. В перспективе эти данные могут помочь при разработке месторождений угля.
«Торфяное болото – по геологическим меркам достаточно молодое образование. Васюганскому болоту порядка 5-12 тысяч лет. Собственно болото – это торфяное тело, толщина которого может достигать 11 метров.
Основание болота – глины и суглинки. А вот между ними есть очень интересный промежуточный слой органо-минеральных отложений толщиной всего до 60 сантиметров. В нем вещества из торфяной залежи активно трансформируются, здесь же преобразуются минералы нижележащих глин и суглинков.
Мы провели доскональное исследование этого слоя на участке по профилю длиной два километра: бурили серию скважин в разных ландшафтных зонах болота, отбирали пробы из керна через каждые 5-10 сантиметров, а затем изучали изменения физических свойств, минерального и химического состава образцов», – говорит доцент отделения геологии ТПУ Максим Рудмин.
Участок, с которым работали ученые, находится близь села Полынянка Бакчарского района Томской области.
«Давно было замечено, что некоторые угли и лигниты (бурый уголь) содержат много германия и других редких элементов. А так как они необходимы для многих современных высокотехнологичных отраслей промышленности, ученые в разных странах развивают технологии их получения.
Для того чтобы понять природу и закономерности изменения содержания редких элементов в ископаемых лигнитах и углях, мы пытаемся выяснить, как происходит перераспределение минеральных и химических компонентов в торфяном болоте – геологическом предшественнике углей.
Детальное изучение геохимического барьера на экспериментальном участке показало, что именно там происходит интенсивное преобразование минерального вещества и концентрация редких элементов. Можно сказать, что здесь наблюдается весьма резкое увеличение концентраций таких элементов», – отмечает ученый.
Ученые выяснили, что в ряде случаев это связано со смещением карбонатного равновесия в направлении увеличения концентраций карбонат-иона и увеличения величины рН в тонком промежуточном слое.
В результате выпадают малорастворимые карбонаты ряда металлов, что стимулирует соосаждение других элементов.
Комментарий профессора отделения геологии ТПУ Олега Савичева:
Мы рассматриваем Васюганское болото как уникальную природную лабораторию, в которой можно попытаться понять, как происходит аккумуляция химических элементов в водно-болотных угодьях в других регионах мира и в другие геологические эпохи.
Данные этого исследования в перспективе могут быть использованы при оценке содержания химических элементов в лигнитах и углях, разработке новых эффективных природоохранных мероприятий посредством создания искусственных геохимических барьеров.
Исследование ведется при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований.
🔰 Научная публикация
#doc
Ученые Томского политеха провели подробное исследование участка Васюганского болота – одного из самых больших в мире – и выяснили, как и где в болоте происходят интенсивные преобразования минералов и концентрируются редкие металлы, такие как германий, скандий, галлий и группа редкоземельных элементов.
Исследование показало, что они накапливаются в относительно тонких слоях, и содержание некоторых из них здесь выше средних значений в болотах. В перспективе эти данные могут помочь при разработке месторождений угля.
«Торфяное болото – по геологическим меркам достаточно молодое образование. Васюганскому болоту порядка 5-12 тысяч лет. Собственно болото – это торфяное тело, толщина которого может достигать 11 метров.
Основание болота – глины и суглинки. А вот между ними есть очень интересный промежуточный слой органо-минеральных отложений толщиной всего до 60 сантиметров. В нем вещества из торфяной залежи активно трансформируются, здесь же преобразуются минералы нижележащих глин и суглинков.
Мы провели доскональное исследование этого слоя на участке по профилю длиной два километра: бурили серию скважин в разных ландшафтных зонах болота, отбирали пробы из керна через каждые 5-10 сантиметров, а затем изучали изменения физических свойств, минерального и химического состава образцов», – говорит доцент отделения геологии ТПУ Максим Рудмин.
Участок, с которым работали ученые, находится близь села Полынянка Бакчарского района Томской области.
«Давно было замечено, что некоторые угли и лигниты (бурый уголь) содержат много германия и других редких элементов. А так как они необходимы для многих современных высокотехнологичных отраслей промышленности, ученые в разных странах развивают технологии их получения.
Для того чтобы понять природу и закономерности изменения содержания редких элементов в ископаемых лигнитах и углях, мы пытаемся выяснить, как происходит перераспределение минеральных и химических компонентов в торфяном болоте – геологическом предшественнике углей.
Детальное изучение геохимического барьера на экспериментальном участке показало, что именно там происходит интенсивное преобразование минерального вещества и концентрация редких элементов. Можно сказать, что здесь наблюдается весьма резкое увеличение концентраций таких элементов», – отмечает ученый.
Ученые выяснили, что в ряде случаев это связано со смещением карбонатного равновесия в направлении увеличения концентраций карбонат-иона и увеличения величины рН в тонком промежуточном слое.
В результате выпадают малорастворимые карбонаты ряда металлов, что стимулирует соосаждение других элементов.
Комментарий профессора отделения геологии ТПУ Олега Савичева:
Мы рассматриваем Васюганское болото как уникальную природную лабораторию, в которой можно попытаться понять, как происходит аккумуляция химических элементов в водно-болотных угодьях в других регионах мира и в другие геологические эпохи.
Данные этого исследования в перспективе могут быть использованы при оценке содержания химических элементов в лигнитах и углях, разработке новых эффективных природоохранных мероприятий посредством создания искусственных геохимических барьеров.
Исследование ведется при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований.
🔰 Научная публикация
#doc
Представляем теллурид молибдена – помощник в защите сердца
Ученые ТПУ, Университета Глазго и Университета химии и технологии (Чехия) первыми предложили использовать тонкие пленки из теллурида молибдена в качестве сенсорa в биоаналитике.
Он показал высокую чувствительность к маркерам сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ), которые трудно детектировать с помощью традиционных сенсоров на основе драгоценных металлов.
В чем проблема
Сенсоры работают на принципах поверхностно усиленной рамановской спектроскопии (SERS). Это альтернатива иммуноферментному анализу или хроматографии, не требующая дорогостоящего оборудования и специальной подготовки проб.
Обычно для рамановских спектрометров используют сенсоры на основе драгоценных металлов. Но маркеры ССЗ — гидрофобные, они стремятся избежать контакта с водой, поэтому неравномерно распределяются по поверхности сенсоров, и их трудно определить.
На поверхности сенсора из драгоценных металлов они еще и окисляются, и часто их сигналы перекрываются сигналами от подложки. В итоге на сенсорах – недостаточный предел обнаружения и воспроизводимости.
Предложенное решение
Тонкие пленки из теллурида молибдена (MoTe2) получили в Университете Глазго, а в ТПУ протестировали их для обнаружения маркеров ССЗ (ситостерол, холестерин, сквален, холестан).
У сенсора простой дизайн. На кремниевую подложку нанесены тонкие пленки теллурида молибдена. Толщина каждого слоя менее одного нанометра, оптимальное число слоев – пять.
Модельный раствор равномерно распределяется по поверхности сенсора (помните, на тех, что из драгоценных металлов, неравномерно?).
В итоге маркеры определяются с точностью до наномоля. То есть, если в миллиарде молекул раствора есть одна молекула маркера, ее отследят.
Комментарий
Ольга Гусельникова, научный сотрудник Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ:
У сенсора есть еще одна важная особенность – альтернативный механизм усиления рамановского сигнала. Сенсоры на основе золота или серебра усиливают сигнал за счет сложного физического процесса, а здесь усиление происходит химически.
Молекулы маркеров взаимодействуют c теллуридом молибдена и образуют комплексные соединения на поверхности сенсора, которые детектируются рамановским спектрометром. Такой механизм дает более высокую селективность и позволяет обнаруживать молекулы с небольшими отличиями в структуре.
Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces
#doc
Ученые ТПУ, Университета Глазго и Университета химии и технологии (Чехия) первыми предложили использовать тонкие пленки из теллурида молибдена в качестве сенсорa в биоаналитике.
Он показал высокую чувствительность к маркерам сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ), которые трудно детектировать с помощью традиционных сенсоров на основе драгоценных металлов.
В чем проблема
Сенсоры работают на принципах поверхностно усиленной рамановской спектроскопии (SERS). Это альтернатива иммуноферментному анализу или хроматографии, не требующая дорогостоящего оборудования и специальной подготовки проб.
Обычно для рамановских спектрометров используют сенсоры на основе драгоценных металлов. Но маркеры ССЗ — гидрофобные, они стремятся избежать контакта с водой, поэтому неравномерно распределяются по поверхности сенсоров, и их трудно определить.
На поверхности сенсора из драгоценных металлов они еще и окисляются, и часто их сигналы перекрываются сигналами от подложки. В итоге на сенсорах – недостаточный предел обнаружения и воспроизводимости.
Предложенное решение
Тонкие пленки из теллурида молибдена (MoTe2) получили в Университете Глазго, а в ТПУ протестировали их для обнаружения маркеров ССЗ (ситостерол, холестерин, сквален, холестан).
У сенсора простой дизайн. На кремниевую подложку нанесены тонкие пленки теллурида молибдена. Толщина каждого слоя менее одного нанометра, оптимальное число слоев – пять.
Модельный раствор равномерно распределяется по поверхности сенсора (помните, на тех, что из драгоценных металлов, неравномерно?).
В итоге маркеры определяются с точностью до наномоля. То есть, если в миллиарде молекул раствора есть одна молекула маркера, ее отследят.
Комментарий
Ольга Гусельникова, научный сотрудник Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ:
У сенсора есть еще одна важная особенность – альтернативный механизм усиления рамановского сигнала. Сенсоры на основе золота или серебра усиливают сигнал за счет сложного физического процесса, а здесь усиление происходит химически.
Молекулы маркеров взаимодействуют c теллуридом молибдена и образуют комплексные соединения на поверхности сенсора, которые детектируются рамановским спектрометром. Такой механизм дает более высокую селективность и позволяет обнаруживать молекулы с небольшими отличиями в структуре.
Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces
#doc
Ученые обнаружили новые свойства сверхпроводника
Ученые из ТПУ и Института интегративных нанонаук в Дрездене обнаружили необычные свойства сверхпроводящих материалов, которые зависят от геометрической формы образца.
Сверхпроводники — это материалы, способные проводить электричество без сопротивления. Сейчас их используют, например, в прототипах квантовых компьютеров или для создания мощного магнитного поля в проекте термоядерного реактора ITER.
Роман Резаев, доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ:
Мы исследовали, как изменятся свойства материала в свернутом виде, и нашли диапазон размеров, где поведение сверхпроводниковой микротрубки кардинально отличается от пластинки, из которой она свернута.
Ученые работали со сверхтонкой пластинкой из ниобия, свернутой в трубку диаметром меньше микрона. Трубка была смоделирована на специальной компьютерной платформе.
Исследования показали, что при протекании тока через трубку, находящуюся в магнитном поле, в определенном диапазоне значений поля возникает скачок напряжения.
Это следствие внезапного появления в трубке «островков», в которых материал теряет свои сверхпроводящие свойства.
Роман Резаев:
В плоских структурах такие «островки» с повышением магнитного поля растут и в итоге захватывают весь материал. В трубках при повышении магнитного поля «островки» исчезают, и материал вновь становится вновь сверхпроводящим.
В дальнейшем ученые планируют подтвердить результаты моделирования экспериментально.
Результаты исследования опубликованы в журнале Communications Physics.
#doc
Ученые из ТПУ и Института интегративных нанонаук в Дрездене обнаружили необычные свойства сверхпроводящих материалов, которые зависят от геометрической формы образца.
Сверхпроводники — это материалы, способные проводить электричество без сопротивления. Сейчас их используют, например, в прототипах квантовых компьютеров или для создания мощного магнитного поля в проекте термоядерного реактора ITER.
Роман Резаев, доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ:
Мы исследовали, как изменятся свойства материала в свернутом виде, и нашли диапазон размеров, где поведение сверхпроводниковой микротрубки кардинально отличается от пластинки, из которой она свернута.
Ученые работали со сверхтонкой пластинкой из ниобия, свернутой в трубку диаметром меньше микрона. Трубка была смоделирована на специальной компьютерной платформе.
Исследования показали, что при протекании тока через трубку, находящуюся в магнитном поле, в определенном диапазоне значений поля возникает скачок напряжения.
Это следствие внезапного появления в трубке «островков», в которых материал теряет свои сверхпроводящие свойства.
Роман Резаев:
В плоских структурах такие «островки» с повышением магнитного поля растут и в итоге захватывают весь материал. В трубках при повышении магнитного поля «островки» исчезают, и материал вновь становится вновь сверхпроводящим.
В дальнейшем ученые планируют подтвердить результаты моделирования экспериментально.
Результаты исследования опубликованы в журнале Communications Physics.
#doc
Результаты новой арктической экспедиции
Завершилась единственная в этом году международная арктическая научная экспедиция. На борту «Академика Мстислава Келдыша» 69 ученых из десяти стран 40 суток исследовали последствия деградации мерзлоты российского сектора Арктики.
Об итогах экспедиции на заседании президиума РАН рассказал профессор ТПУ Игорь Семилетов.
• Экспедиция прошла 11 000 километров
• По новой технологии с применением лазерных спектрометров ученые выполнили 300 миллионов измерений концентрации растворенного метана на поверхностном слое арктических морей
• Концентрация атмосферного метана над Арктикой примерно на 10 % выше, чем где-либо на планете, включая зоны сосредоточения основной антропогенной деятельности
• Открыто поле морских кратеров («дыры в мерзлоте») в мелководной зоне моря Лаптевых. Они образовались из-за массированного выброса пузырькового метана, диаметр достигает 30 метров
• Обнаружены новые кратеры в Восточно-Сибирском море. Они выбрасывают до сотен килограммов метана с квадратного метра в сутки в водную толщу-атмосферу
• Выбросы метана приводят к подъему воды со скоростью до 46 см в секунду, изменению гидрофизической структуры водных масс.
• В районах мощных выбросов плотность метана достигает 16-32 ppm при планетарной концентрации 1,25. В тонком приводном слое – 35 тысяч ppm
• Картировано более тысячи сиповых полей (районы массированной разгрузки пузырькового метана) и мегаполей
Игорь Семилетов:
Скорость роста сечения сиповых полей, количество крупных струй метана и выброс метана в атмосферу увеличиваются на различных полигонах с 5-10 до 100-120 %. То есть можно утверждать удвоение выбросов за год.
#doc
Завершилась единственная в этом году международная арктическая научная экспедиция. На борту «Академика Мстислава Келдыша» 69 ученых из десяти стран 40 суток исследовали последствия деградации мерзлоты российского сектора Арктики.
Об итогах экспедиции на заседании президиума РАН рассказал профессор ТПУ Игорь Семилетов.
• Экспедиция прошла 11 000 километров
• По новой технологии с применением лазерных спектрометров ученые выполнили 300 миллионов измерений концентрации растворенного метана на поверхностном слое арктических морей
• Концентрация атмосферного метана над Арктикой примерно на 10 % выше, чем где-либо на планете, включая зоны сосредоточения основной антропогенной деятельности
• Открыто поле морских кратеров («дыры в мерзлоте») в мелководной зоне моря Лаптевых. Они образовались из-за массированного выброса пузырькового метана, диаметр достигает 30 метров
• Обнаружены новые кратеры в Восточно-Сибирском море. Они выбрасывают до сотен килограммов метана с квадратного метра в сутки в водную толщу-атмосферу
• Выбросы метана приводят к подъему воды со скоростью до 46 см в секунду, изменению гидрофизической структуры водных масс.
• В районах мощных выбросов плотность метана достигает 16-32 ppm при планетарной концентрации 1,25. В тонком приводном слое – 35 тысяч ppm
• Картировано более тысячи сиповых полей (районы массированной разгрузки пузырькового метана) и мегаполей
Игорь Семилетов:
Скорость роста сечения сиповых полей, количество крупных струй метана и выброс метана в атмосферу увеличиваются на различных полигонах с 5-10 до 100-120 %. То есть можно утверждать удвоение выбросов за год.
#doc
Ученые сделали бытовой сенсор для определения антиоксидантов из «твердой воды»
Антиоксиданты подавляют вредные окислительные процессы в организме, они есть в еде, БАДах и лекарствах.
Содержание антиоксидантов определяют в лабораториях на электрохимическом или фотометрическом оборудовании.
Исследователи из ТПУ и ТГУ @tomskuniversity предложили компактный и дешевый аналог.
Михаил Гавриленко, профессор Инженерной школы природных ресурсов ТПУ:
Мы разработали миниатюрный бытовой сенсор: это пластинка прозрачного полимера размером с копеечную монету, которая меняет цвет при контакте с жидкостями, обладающими антиоксидантной активностью.
С его помощью любой человек сможет определять антиоксидантную полезность продуктов. Сенсор совместим с аналитическим оборудованием, и результат можно перепроверить в лаборатории.
Для размещения внутри прозрачной полимерной матрицы ученые выбрали индикаторную систему Сu(II) — неокупроин.
При взаимодействии с антиоксидантом в системе происходит восстановительная реакция до Cu(I), которая вместе с неокупроином дает желтый цвет сенсора.
Такие цветометрические определения обычно проводятся в растворах или гелях. Однако они нестабильны, и их невозможно проверить. Структура же полимера для сенсора проявляет все свойства жидкости.
Михаил Гавриленко:
Как в воде способны протекать миллионы химических реакций, так и «твердая вода» нашего полимера имеет безграничные возможности для протекания «цветных» химических реакций.
Еще ни разу мы не сталкивались с невозможностью протекания выбранной «цветной» химической реакции в среде полиметилметакрилата.
Ученые планируют разработать программное обеспечение для смартфонов, позволяющее идентифицировать вещество и оценить его количество по фотографии сенсора.
Результаты исследования опубликованы в журнале Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy.
#doc
Антиоксиданты подавляют вредные окислительные процессы в организме, они есть в еде, БАДах и лекарствах.
Содержание антиоксидантов определяют в лабораториях на электрохимическом или фотометрическом оборудовании.
Исследователи из ТПУ и ТГУ @tomskuniversity предложили компактный и дешевый аналог.
Михаил Гавриленко, профессор Инженерной школы природных ресурсов ТПУ:
Мы разработали миниатюрный бытовой сенсор: это пластинка прозрачного полимера размером с копеечную монету, которая меняет цвет при контакте с жидкостями, обладающими антиоксидантной активностью.
С его помощью любой человек сможет определять антиоксидантную полезность продуктов. Сенсор совместим с аналитическим оборудованием, и результат можно перепроверить в лаборатории.
Для размещения внутри прозрачной полимерной матрицы ученые выбрали индикаторную систему Сu(II) — неокупроин.
При взаимодействии с антиоксидантом в системе происходит восстановительная реакция до Cu(I), которая вместе с неокупроином дает желтый цвет сенсора.
Такие цветометрические определения обычно проводятся в растворах или гелях. Однако они нестабильны, и их невозможно проверить. Структура же полимера для сенсора проявляет все свойства жидкости.
Михаил Гавриленко:
Как в воде способны протекать миллионы химических реакций, так и «твердая вода» нашего полимера имеет безграничные возможности для протекания «цветных» химических реакций.
Еще ни разу мы не сталкивались с невозможностью протекания выбранной «цветной» химической реакции в среде полиметилметакрилата.
Ученые планируют разработать программное обеспечение для смартфонов, позволяющее идентифицировать вещество и оценить его количество по фотографии сенсора.
Результаты исследования опубликованы в журнале Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy.
#doc
Sciencedirect
Determination of antioxidant capacity of medicinal tinctures using cuprac method involving Cu(II) neocuproine immobilized into…
This work suggests using Cu(II) - neocuproine redox system immobilized into transparent polymethacrylate matrix for assessment of antioxidant capacity…
Политехники впервые добыли пробы грунта в метановом сипе у дельты Лены
Исследование донных осадков было одной из важных задач научной группы Томского политеха во время международной экспедиции в моря Восточной Арктики.
Образцы ученые получали с помощью мультикорера. Он работает так: в грунт на глубине от 12 до 500 м вдавливаются пластиковые трубки, из них извлекаются керны – образцы цилиндрической формы длиной до 5,5 м.
Политехники отобрали 55 кернов. Но проб в них до 1500, так как каждый образец разрезается послойно с интервалом в 1 см.
Каждый слой несет информацию об условиях осадконакопления на определенном этапе геологического развития территории.
Образцы разделили и заморозили прямо на борту исследовательского судна. Теперь предстоит начать изучать их послойно в лабораторных условиях.
Основной упор был сделан на участки моря Лаптевых и Восточно-Сибирского моря, где происходит выход метана со дна в водную толщу.
Алексей Рубан, доцент отделения геологии ТПУ:
Довольно сложно точно попасть мультикорером именно в место выхода метана. Нам впервые удалось получить пробы непосредственно из метанового сипа рядом с дельтой реки Лены. Сип был открыт более десяти лет назад, но до сих пор отобрать в этой области «метановый» осадок не удавалось.
Пробы донных осадков из сипов отличаются насыщенным черным цветом и запахом сероводорода. Исследования проб будут включать изучение аутигенных (образовавшихся непосредственно в донных осадках) и терригенных (привнесенных в донные осадки с суши) минералов, а также их химического состава.
#doc
Исследование донных осадков было одной из важных задач научной группы Томского политеха во время международной экспедиции в моря Восточной Арктики.
Образцы ученые получали с помощью мультикорера. Он работает так: в грунт на глубине от 12 до 500 м вдавливаются пластиковые трубки, из них извлекаются керны – образцы цилиндрической формы длиной до 5,5 м.
Политехники отобрали 55 кернов. Но проб в них до 1500, так как каждый образец разрезается послойно с интервалом в 1 см.
Каждый слой несет информацию об условиях осадконакопления на определенном этапе геологического развития территории.
Образцы разделили и заморозили прямо на борту исследовательского судна. Теперь предстоит начать изучать их послойно в лабораторных условиях.
Основной упор был сделан на участки моря Лаптевых и Восточно-Сибирского моря, где происходит выход метана со дна в водную толщу.
Алексей Рубан, доцент отделения геологии ТПУ:
Довольно сложно точно попасть мультикорером именно в место выхода метана. Нам впервые удалось получить пробы непосредственно из метанового сипа рядом с дельтой реки Лены. Сип был открыт более десяти лет назад, но до сих пор отобрать в этой области «метановый» осадок не удавалось.
Пробы донных осадков из сипов отличаются насыщенным черным цветом и запахом сероводорода. Исследования проб будут включать изучение аутигенных (образовавшихся непосредственно в донных осадках) и терригенных (привнесенных в донные осадки с суши) минералов, а также их химического состава.
#doc
«Умные» удобрения из отходов
В ТПУ создали технологию производства удобрений из отходов горнодобычи. Они в 1,5-3 раза дешевле аналогов и помогают избежать отравления окружающей среды азотом.
Проблема
Использование традиционных удобрений часто приводит к загрязнению почвы и воды азотными соединениями. В «умных» удобрениях высвобождение азота сдерживается с помощью стабилизаторов – полимеров.
Решение
Политехники предложили использовать вместо полимеров филлосиликаты – глинистые минералы со слоистой структурой.
Ученые выбрали минералы, которые часто складируются как отходы горного производства: смектит и глауконит.
Смектит отличается хорошей способностью к набуханию и обеспечивает инкапсуляцию азота. Глауконит является не только эффективным стабилизатором, но и дополнительным источником калия для растений.
Максим Рудмин, доцент отделения геологии ТПУ:
Мы определили интервалы активации, на которых происходит вхождение азотных соединений в структуру филлосиликатов и описали изменения остаточного азота. В результате получили продукт с двумя видами азота, каждый будет иметь свою скорость высвобождения в почве.
Что дальше
Научный коллектив, в который входят специалисты ТюмГУ, планирует продолжить разработку «умных» удобрений на основе глинистых минералов.
Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Clay Science.
#doc
В ТПУ создали технологию производства удобрений из отходов горнодобычи. Они в 1,5-3 раза дешевле аналогов и помогают избежать отравления окружающей среды азотом.
Проблема
Использование традиционных удобрений часто приводит к загрязнению почвы и воды азотными соединениями. В «умных» удобрениях высвобождение азота сдерживается с помощью стабилизаторов – полимеров.
Решение
Политехники предложили использовать вместо полимеров филлосиликаты – глинистые минералы со слоистой структурой.
Ученые выбрали минералы, которые часто складируются как отходы горного производства: смектит и глауконит.
Смектит отличается хорошей способностью к набуханию и обеспечивает инкапсуляцию азота. Глауконит является не только эффективным стабилизатором, но и дополнительным источником калия для растений.
Максим Рудмин, доцент отделения геологии ТПУ:
Мы определили интервалы активации, на которых происходит вхождение азотных соединений в структуру филлосиликатов и описали изменения остаточного азота. В результате получили продукт с двумя видами азота, каждый будет иметь свою скорость высвобождения в почве.
Что дальше
Научный коллектив, в который входят специалисты ТюмГУ, планирует продолжить разработку «умных» удобрений на основе глинистых минералов.
Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Clay Science.
#doc
ТПУ выиграл два мегагранта Правительства РФ
Два проекта Томского политехнического университета стали победителями восьмого конкурса Минобрнауки РФ @minobrnaukiofficial на предоставление мегагрантов, выделяемых для поддержки исследований под руководством известных ученых.
Проекты ТПУ посвящены исследованию и созданию новых материалов для биологии, медицины и «зеленой» химии. Работы по мегаграгрантам возглавят ученые из Италии и Португалии. Общая сумма поддержки составит 180 млн рублей до 2023 года.
Работы по одному из мегагрантов возглавит профессор Миланского политехнического университета Джузеппе Реснати (индекс Хирша 65). Под его руководством будет создана сетевая лаборатория химии невалентных взаимодействий на базе ТПУ и СПбГУ. Ученые будут вести фундаментальные исследования и получать новые полезные соединения. Это органические магниты, катализаторы, сорбенты, технологий в интересах ядерной медицины, «зеленой» химии» и циркулярной экономики.
Работы по второму мегагранту возглавит профессор Университета Авейру (Португалия) Андрей Холкин (индекс Хирша 55), специалист мирового уровня по пьезо- и магнитоэлектрическим материалам. Практическим результатом станут новые материалы, которые могут быть использованы для управления ростом и дифференцировкой различных типов клеток. Участие в исследованиях будут принимать несколько коллективов Томского политеха, ученые Университета Авейру, Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН.
Врио ректор ТПУ Андрей Яковлев прокомментировал успех научных коллективов в конкурсе:
«Ценность программы мегагрантов в том, что российские вузы не просто привлекают в качестве руководителей проектов ученых с мировым именем. Программа позволяет сформировать и поддержать коллективы, работающие на фронтирах науки. После официального завершения мегагранта научная работа не останавливается: в вузе остаются люди, лаборатории, новые знания, технологии.
При этом поддержку получают только те проекты, по которым у вуза уже есть собственный существенный научный задел. Проекты ТПУ, выигравшие в новом конкурсе, именно такие».
#doc
Два проекта Томского политехнического университета стали победителями восьмого конкурса Минобрнауки РФ @minobrnaukiofficial на предоставление мегагрантов, выделяемых для поддержки исследований под руководством известных ученых.
Проекты ТПУ посвящены исследованию и созданию новых материалов для биологии, медицины и «зеленой» химии. Работы по мегаграгрантам возглавят ученые из Италии и Португалии. Общая сумма поддержки составит 180 млн рублей до 2023 года.
Работы по одному из мегагрантов возглавит профессор Миланского политехнического университета Джузеппе Реснати (индекс Хирша 65). Под его руководством будет создана сетевая лаборатория химии невалентных взаимодействий на базе ТПУ и СПбГУ. Ученые будут вести фундаментальные исследования и получать новые полезные соединения. Это органические магниты, катализаторы, сорбенты, технологий в интересах ядерной медицины, «зеленой» химии» и циркулярной экономики.
Работы по второму мегагранту возглавит профессор Университета Авейру (Португалия) Андрей Холкин (индекс Хирша 55), специалист мирового уровня по пьезо- и магнитоэлектрическим материалам. Практическим результатом станут новые материалы, которые могут быть использованы для управления ростом и дифференцировкой различных типов клеток. Участие в исследованиях будут принимать несколько коллективов Томского политеха, ученые Университета Авейру, Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН.
Врио ректор ТПУ Андрей Яковлев прокомментировал успех научных коллективов в конкурсе:
«Ценность программы мегагрантов в том, что российские вузы не просто привлекают в качестве руководителей проектов ученых с мировым именем. Программа позволяет сформировать и поддержать коллективы, работающие на фронтирах науки. После официального завершения мегагранта научная работа не останавливается: в вузе остаются люди, лаборатории, новые знания, технологии.
При этом поддержку получают только те проекты, по которым у вуза уже есть собственный существенный научный задел. Проекты ТПУ, выигравшие в новом конкурсе, именно такие».
#doc
