Студенты 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 придумали, как проводить экологический мониторинг быстрее и доступнее

Экомониторинг за?семь минут

Сейчас есть два способа, которыми чаще всего осуществляется анализ загрязнения воды, воздуха или почвы. Первый предполагает забор проб и?их?изучение в?лаборатории. Вся процедура занимает немало времени, которое уходит не?только на?дорогу исследователя до?места назначения и?обратно, но?и?на?работу устройств для анализа. Она длится, как правило, несколько часов. Каждый из?приборов способен выявить в?образце узкий спектр аналитов, поэтому для полноценного мониторинга требуется немало оборудования. Такие устройства нередко стоят более миллиона рублей, и?на?них умеют работать только квалифицированные специалисты, что делает анализ дорогостоящим. К?тому?же он?может иметь неверные результаты: некоторые вещества при транспортировке разрушаются.

Второй способ?— анализ проб на?исследуемой территории с?помощью мобильной станции?— машины с?лабораторным оборудованием. Это позволяет сэкономить время и?увеличить надежность процедуры, но?не?сводит на?нет другие ее?недостатки.

?Мы?придумали прибор, благодаря которому мониторинг окружающей среды станет удобнее, дешевле и?быстрее,?— рассказал капитан команды, магистрант направления "Биоинформатика"?Андрей Золотарев. —?Во-первых, наше устройство универсально и?способно выявлять в?пробе множество веществ, заменяя собой несколько установок. Во-вторых, прибор удешевляет процесс, так как будет стоить от?150 до?300 тысяч рублей. В-третьих, устройство автоматизировано и?управлять им?сможет непрофессионал, что позволяет решить кадровый вопрос. Наше изобретение также ускорит анализ: технология дает возможность проводить его за?пять-семь минут и?одновременно измерять содержание в?образцах разных аналитов?.

Попасть в?нанопору

Работа прибора построена на?принципе взаимодействия ДНК-аптамеров и?белковой нанопоры. ДНК-аптамеры?— это цепочки ДНК, состоящие примерно из?80?нуклеотидов. Толщина каждой из?них незначительно меньше размера поры, поэтому в?нее может пройти только одна такая цепь. За?последние годы на?основе этого открытия возникло большое количество проектов, однако только один из?них, связанный с?секвенированием ДНК, получил коммерческую реализацию.

Устройство, создаваемое стартаперами, состоит из?модулей, число которых определяет, сколько веществ в?одно и?то?же время можно будет подвергать анализу. Каждый модуль включает в?себя две камеры, разделенные липидной мембраной с?единственным отверстием?— белковой нанопорой. В?них и?происходит весь процесс. Его результаты отображаются на?компьютере, который подключен к?устройству и?с?которого исследователь управляет его работой.

В?начале анализа в?одну из?камер помещаются ДНК-аптамер и?проба. Если в?ней содержится искомый компонент, цепочка ДНК за?счет физических свойств своих нуклеотидов вступает во?взаимодействие с?аналитом, ?обвиваясь? вокруг него. Если в?образце нет выявляемого вещества, цепочка ДНК ни?с?чем не?связывается. Далее подается напряжение, и?ДНК-аптамер приходит в?движение, стремясь попасть в?соседнюю камеру. В?первом случае соединение, которое он?образовал с?молекулами пробы, не?проходит в?просвет и?закрывает его собой. Детектор, который подведен к?нанопоре, фиксирует, что ионный ток прекратился. Исследователь делает вывод, что аналит в?пробе обнаружен. При другом раскладе цепь ДНК беспрепятственно проходит сквозь отверстие, и?оно пропускает ионный ток. Тогда детектор показывает его незначительное изменение?— вещество, содержание которого предстояло установить, в?образце не?найдено.

Студенты признаются, что, несмотря на?простоту технологии, у?разработки есть свои сложности. Они заключаются в?том, что для поиска каждого аналита необходимо подобрать свою цепочку ДНК. Ее?нуклеотиды должны быть взаимно расположены таким образом, чтобы аптамер вступил в?реакцию с?искомым веществом. Сначала возможные варианты последовательностей моделируются на?компьютере, а?затем проверяются в?лаборатории. Такая работа занимает длительное время и?требует активного участия исследователей. Однако изобретатели говорят, что вскоре смогут ускорить этот процесс, лучше адаптировав современные подходы к?молекулярному моделированию к?своей задаче, что позволит тестировать меньше цепочек. На?сегодня ребята уже почти подобрали десять последовательностей для проведения самых популярных видов экологического анализа.

Как уверяют изобретатели, исследования с?помощью их?устройства не?потребуют особых затрат. Помимо прибора, для этого нужно будет приобрести растворы ДНК-аптамеров. Их?объем, необходимый для проверки пробы на?содержание в?ней одного аналита, будет стоить не?больше 100?рублей. Столько?же составит цена наборов реагентов, которые понадобятся для мониторинга воздуха или почвы: с?их?помощью можно будет подготовить пробу, переведя собранные образцы в?жидкое состояние.

Для экоактивистов и?ритейлеров

?В?качестве своих потребителей мы?видим промышленные и?сельскохозяйственные предприятия. Они регулярно проводят экологический мониторинг, прибегая к?услугам специальных служб,?— рассказал Андрей Золотарев. —?Благодаря нашему прибору компании смогут справиться с?этой задачей самостоятельно. Кроме того, разработка заинтересует экоактивистов, живущих в?городах с?неэкологичными производствами?.

Ребята считают, что их?прибор может успешно применяться и?в?области торговли пищевыми продуктами. Сегодня большинство сетей в?этом сегменте не?могут проконтролировать товар, который к?ним поступает, на?его соответствие всем санитарным нормам. По?этой причине проверки магазинов Роспотребнадзором и?другими инстанциями нередко приводят к?крупным штрафам, а?покупатели приобретают некачественный товар.

Как утверждают инноваторы, их?устройство поможет оперативно отслеживать отклонения от?установленных правил и?предупредить подобные ситуации. Если к?подобному мониторингу присоединятся поставщики и?производители продукции, можно будет выявить, на?каком этапе она перестала удовлетворять требованиям и?кто виноват в?нарушении. При этом в?связи с?невысокой стоимостью прибора и?его недорогой эксплуатацией такие нововведения почти не?скажутся на?конечной цене товаров.

Сейчас студенты работают над составом липидной мембраны и?синтезируют ДНК-аптамеры. Подобранные цепочки участники покажут на?финале, где также продемонстрируют проект прибора. Для его полной сборки необходимы материалы из?других стран, которые конкурсанты пока не?могут получить из-за перебоев в?транспортном сообщении.

Команда состоит из?четырех человек. Данил Москвичев (?Химия?) разрабатывает состав мембраны, Лаврентий Данилов (?Клеточная и?молекулярная биология?) проводит тесты ДНК-аптамеров, Илья Мельников (?Физика?) отвечает за?детектор, Андрей Золотарев (?Биоинформатика?) занимается молекулярным моделированием и?построением бизнес-плана и?координирует работу в?группе. Научный руководитель проекта?— кандидат биологических наук доцент 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 Антон Нижников.

Конкурс ?Start-up 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入? проходит в?Университете уже в?шестой раз. Команды, представившие самые наукоемкие и?коммерчески перспективные бизнес-модели, получат денежные призы от?эндаумент-фонда 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入. Первое место принесет 300?000?рублей, второе?— 200?000?рублей, а?третье?— 100?000?рублей. Кроме того, двум победившим командам могут предложить создать совместно с?Университетом малые инновационные предприятия. Гранты на?их?развитие составят 1?000?000 и?700?000?рублей. Подробную информацию о?конкурсе ?Start-up 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入?— 2021? можно узнать на?сайте эндаумент-фонда 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入.