В Китае успешно испытали работающего без батарейки микроробота, в США нашли новый способ борьбы с раком — перепрограммировать иммунные клетки внутри организма, а в России научились оптимизировать расходы электроэнергии на железной дороге, распознавать стресс по изменению дыхания и побеждать туберкулез без антибиотиков. Подробнее об интересных новостях науки за неделю читайте в подборке «Известий».

Исследователи из Фуданьского университета разработали мембрану, которая превращает каждый шаг робота в энергию. Полимерная пленка толщиной с человеческий волос формируется на его ступнях с помощью химического процесса. Она работает как открытая батарея: поверхность отдает электроны, а кислород и влага из окружающей среды замыкают электрическую цепь. В лабораторных условиях микроробот сделал уже более 1 млн шагов без падения напряжения, обеспечивая энергией светодиод и даже Bluetooth-передатчик. Но прежде чем использовать устройство в реальных условиях, нужно повысить износостойкость внутреннего электролита, так как углекислый газ из атмосферы разрушает его.

Исследователям приходится вручную пополнять запас гидроксида калия, чтобы система работала корректно. Кроме того, мембрана не может получать энергию от химически инертных поверхностей — стекла, пластика, грунта и органических материалов, — что сильно мешает практическому применению, поэтому разработчики установили на борту микроробота конденсатор, который позволяет сглаживать перебои с питанием и весит значительно меньше накопителей энергии. По их словам, отсутствие аккумулятора позволит значительно уменьшить размер и массу новых устройств, и в перспективе они смогут стать незаменимыми в исследовании труднодоступных мест и поиске выживших после землетрясений.

Специалисты Национального медицинского исследовательского центра фтизиопульмонологии и инфекционных заболеваний Минздрава России завершили доклинические исследования нового ингаляционного препарата на основе природного микобактериофага D29 — особого вируса, способного уничтожать микобактерию туберкулеза. В ходе экспериментов он показал свою эффективность против 50 различных штаммов палочки Коха, половина из которых была устойчива к антибиотикам. При этом курс приема лекарств — всего две недели. Разработчики получили исчерпывающие данные по фармакокинетике и отсутствию токсических эффектов лекарства. Сейчас идет подготовка к началу клинических исследований первой фазы с участием людей.

Результаты, полученные на доклинической стадии, необходимо подтвердить на реальных пациентах. Важно также показать, что к этому бактериофагу у палочки Коха не вырабатывается резистентность, так как бактерия научилась приспосабливаться к другим враждебным для себя вирусам, отметил иммунолог Михаил Болков.

— Если эффективность подтвердится в клинике, препарат не сможет полностью заменить антибиотики. К другим бактериофагам у бактерий вырабатывалась резистентность, поэтому их нужно менять, как и классические лекарства. Даже если к этому вирусу ее не будет, у эволюции всегда находится какой-то механизм приспособления, — сказал специалист.

По его словам, отсутствие побочных эффектов — большое преимущество бактериофагов, поэтому их можно применять для лечения пациентов с сопутствующими заболеваниями и ослабленным иммунитетом, которые болеют туберкулезом чаще всего.

Исследователи из Массачусетского технологического института нашли способ бороться с раком и аутоиммунными заболеваниями без дорогостоящей CAR-терапии, которая предполагает «перенастройку» иммунных клеток пациента. Новый метод позволяет перепрограммировать NK-клетки, предназначенные для защиты организма, так, чтобы они поражали конкретные цели. При этом ученые не извлекают клетки из организма, а отправляют туда инструкцию с помощью липидных наночастиц с матричной РНК. В доклинических испытаниях таким способом удалось изменить около 80% иммунных клеток.

Эксперименты на мышах показали, что новый метод лечения сопоставим с традиционной CAR-терапией, но в разы проще и дешевле. В испытаниях перепрограммированные непосредственно в организме клетки успешно разрушали опухоли и боролись с аутоиммунным гепатитом. По словам исследователей, разработка сможет применяться в лечении Т-клеточных опухолей, рассеянного склероза и ревматоидного артрита, но сначала необходимо подтвердить безопасность и действенность метода.

Специалисты из Омского государственного университета путей сообщения создали алгоритм, который позволит оптимизировать расход электроэнергии на железных дорогах и увеличить срок службы поездов.

В новой модели ученые объединили физические уравнения и методы машинного обучения. Алгоритм учитывает не только массу и характеристики состава, но и погодные условия, состояние пути. Благодаря обучению на 1,5 тыс. реальных поездок электровозов он способен рассчитать сопротивление, которое поезд испытывает во время разных вариантов движения, чего не могли сделать теоретические модели.

Система позволит разрабатывать стратегии управления составами, адаптированные к конкретным условиям, что даст возможность экономить электроэнергию, снижая ее расход там, где можно это сделать.

Исследователи Петрозаводского государственного университета совместно с коллегами из турецкого Университета имени Бинали Йылдырыма в Эрзинджане научили компьютерный алгоритм выявлять признаки стресса по параметрам дыхания.

Специалисты сравнили два подхода. В первом компактная нейросеть анализировала непосредственно дыхательную волну. Во втором из сигнала предварительно извлекали характеристики дыхания — например, особенности формы волны, изменения ритма на разных частотах и его устойчивость во времени. Затем эти параметры использовали для определения состояния человека.

Лучший результат показала компактная нейросеть, анализировавшая исходный сигнал: она правильно определяла наличие или отсутствие стресса более чем в 96% случаев. При этом с напряжением были связаны не только частота дыхания, но и другие особенности — продолжительность вдоха, форма дыхательной волны и изменения ритма во времени. Таким образом, алгоритм опирался на совокупность нескольких признаков, а не на один показатель.

На основе результатов исследования ученые разработали бесплатное приложение для Android — BreathCouple. В отличие от эксперимента, где использовался нагрудный датчик, приложение регистрирует дыхание с помощью компактного внешнего микрофона, подключенного к смартфону. Его необходимо расположить рядом с носом, чтобы записывать вдохи и выдохи. По этим данным программа строит дыхательную волну и позволяет отслеживать частоту и колебания ритма дыхания.