07.03.2021 07:00
Текст: Константин Бахарев (Пермь) , Николай Грищенко (Ростов-на-Дону) , Ольга Дмитренко (Самара) , Елена Мелихова (Волгоград) , Роман Мерзляков (Волгоград)

Ученые изобрели домашний тест на COVID-19 и шлем для легких

Пандемия новой коронавирусной инфекции заставила ученых срочно переключиться на борьбу с COVID-19. На нее направили уже начатые разработки, появились и новые. Они помогают разобраться с тайнами нового вируса, защитить легкие, оперативно поставить диагноз и сделать текст "на корону" в домашних условиях.
 Фото: Михаил Солунин/ТАСС  Фото: Михаил Солунин/ТАСС
Фото: Михаил Солунин/ТАСС

Сделай анализ сам

Пермские ученые разработали модель прибора, способного обнаружить 12 видов коронавирусов, в том числе и новых мутаций. Главное его достоинство - экспресс-анализ человек может сделать сам в домашних условиях.

С помощью этого прибора можно за пять минут определить наличие инфекции в организме человека и животных, уверяет доктор технических наук из Пермского политехнического университета Сергей Костарев. "Вирусы быстро адаптируются к условиям внешней среды, - поясняет он, - поэтому появляются их новые, более вирулентные штаммы. В нынешних условиях важно ускорить процесс выявления инфицированных людей, чтобы сократить распространение инфекции".

Ученый предложил автоматизировать этот процесс, чтобы человек оперативно узнавал об опасности. Идея создать такой прибор появилась у Костарева в декабре 2019 года, когда мир только начал говорить о появлении новой инфекции. Главной идеей было сделать устройство таким, чтобы им мог без всяких проблем пользоваться любой человек. И это получилось.

Для исследования берется кровь или слюна. Она отправляется в контейнер, где специальный щуп, представляющий собой нитроцеллюлозную мембрану, забирает ее на анализ. В мембране содержатся антитела коронавируса. Затем, в течение нескольких минут идет реакция, в ходе которой образуется комплекс "антиген-антитело". Потом выдается результат. Кстати, в устройстве предусмотрена автоматическая дезинфекция конвейера.

"Аппарат можно использовать многократно, надо лишь заменять щупы, - поясняет Костарев. - Так как прибор существует пока только в виде математической модели, мы проверили его действие в программной среде. Результаты показали, что тест-системы и индикация сигналов работают верно". Создание устройства велось совместно с учеными из Пермского аграрно-технологического университета. Профессора Наталья Татарникова, Оксана Кочетова и Наталья Середа разрабатывали биологическую часть проекта.

Теперь ученые намерены приступить к созданию прибора в натуральном виде. По их мнению, на это уйдет примерно полгода. Сейчас идет поиск финансирования для этого. Необходимо около миллиона рублей.

Устройство будет небольшим, размером с бытовой тонометр. Стоимость прибора пока определяется в пять тысяч рублей.

Надень фильтр для легких

Коллектив ученых из Волгограда презентовал устройство, защищающее дыхательные пути от проникновения в организм инфекции.

Работу начинали для борьбы с сезонным поллинозом, то есть аллергией на пыльцу. Однако распространение коронавируса, во-первых, внесло коррективы в назначение устройства, а во-вторых, подстегнуло процесс. В результате разработчики представили универсальный шлем, который полезен врачам, непосредственно контактирующими с зараженными людьми. Конструкцию назвали "Венец 34".

Ученые поставили перед собой задачу сделать устройство не тяжелее полутора килограммов. Они изучили модели мотоциклетных шлемов и выяснили, что головной убор, тяжелее 1700 граммов, оказывает слишком большую нагрузку на шейные мышцы. Готовый "Венец" распечатали на 3D-принтере. В итоге масса презентационного шлема составила 1,45 килограмма. Есть модель и легче.

Учли разработчики и необходимость нормального обзора - прозрачные стенки не мешают смотреть по сторонам. Что важно, пластик не запотевает - предусмотрена вентиляция, но не простая, а через фильтр, на котором оседает 98 процентов пылевой взвеси. Контакт с кожей минимален.

Одним из первых испытателей стал младший научный сотрудник Илья Горелик. "Конечно, и обычная одежда может доставлять некоторое неудобство. Но в шлеме все же достаточно комфортно, дышится легко. Воздух поступает свежий", - поделился Илья ощущениями.

Устройство работает на подзаряжаемом 12-вольтном аккумуляторе. Срок автономного действия - 11 часов. Возможны разные модификации. Чем дольше хотите ходить без подзарядки, тем тяжелее будет конструкция. Например, такая батарея весит около 250 граммов. Но если достаточно трех-пяти часов, то аккумулятор будет весить всего 60-70 граммов.

"Для корпуса использовали парапласт, - рассказал старший научный сотрудник лаборатории абилитации и реабилитации Федор Андрющенко. - Фильтры бумажные, ничего экстраординарного. Может быть, потом подберем более износоустойчивый материал. Будет размерная сетка, но даже одну модель можно подогнать под головы разного размера. Предусмотрен вариант ремонта, но не уверен, что при невысокой цене нового устройства это будет актуально".

Себестоимость при больших партиях достаточно невысока, поэтому рыночная цена одного изделия будет около тысячи рублей.

"На разных этапах создания "Венца" работали команды физиологов, химиков, фармакологов. Сейчас у нас занимаются этим проектом около десяти человек", - рассказал заместитель директора Волгоградского медицинского научного центра Дмитрий Яковлев. Авторский коллектив уже отправил заявку на получение патента. И теперь ищут возможности для серийного выпуска "Венца". Поддержку ученым оказывает региональный инжиниринговый центр. А недавно ученые выиграли грант на проведение фармакологических исследований.

Супермозг ставит диагноз

В Самаре ученые в помощь врачам разработали сервис автоматической оценки тяжести поражения легких у пациентов с COVID-19 по снимкам компьютерной томографии (КТ).

Сейчас он проходит тестирование в клиниках Самарского государственного медицинского университета. Сервис создали в Институте инновационного развития медуниверситета.

Из-за выросшего объема исследований КТ во время пандемии нагрузка на врачей сильно увеличилась, поясняет необходимость разработки заведующий рентгеновским отделением вузовских клиник Павел Зельтер. А сервис, во-первых, эту нагрузку уменьшить, а во-вторых, будет анализировать данные для постановки правильного диагноза более точно.

"Мы обнаружили, что врачи по-разному оценивают поражение легких. - отметил Павел Зельтер. - А это очень важный момент, поскольку в дальнейшем клиницисты смотрят на этот процент и решают, насколько тяжелое состояние у пациента, улучшилось или ухудшилось оно".

Теперь объективно оценивать данные КТ медикам помогает искусственный интеллект. Программа анализирует снимки и выдает отчет. На разработку "софта" ушло более полугода. Для исследования использовали несколько сотен снимков пациентов - таким образом "обучали" нейронную сеть, чтобы она могла обрабатывать полученные в ходе исследования данные.

Новая система позволяет поставить диагноз за десять минут с точностью почти 92 процента. Тогда как при стандартном анализе снимков КТ у доктора на постановку диагноза может уйти до получаса и при таком подходе есть субъективный фактор.

Нейронную сеть можно будет использовать в разных медучреждениях - программу достаточно установить на компьютер врача. И если пока искусственный интеллект анализирует только КТ-снимки, то в планах ученых расширить его функции для работы на рентгене.

Отрубим "хвост" ковиду

В Волгоградском государственном медицинском университете разработали комплексную программу обучения пациентов, перенесших COVID-19. Это трехдневный интенсив с возможностью дальнейшего подбора индивидуальной программы реабилитации ведущими специалистами вуза.

В программу входят лекции и практические занятия с участием ведущих специалистов университета. На помощь пациентам придут гастроэнтеролог, пульмонолог, психиатр, невролог. Ведь, как известно, "ковидный хвост" - последствия перенесенного коронавируса - затрагивает все органы и системы организма.

В вузе уточнили, реабилитация должна назначаться с учетом сопутствующих диагнозов. Важен комплексный подход. Особое внимание будет уделяться восстановлению здоровья легких. Школа рассчитана на три дня.

Кошки - биологический тупик

Домашние кошки и собаки не могут передавать коронавирусную инфекцию человеку. Такое заключение сделала группа ученых Донского государственного технического университета и Ростовского медицинского университета.

Сразу после вспышки новой коронавирусной инфекции в городе Ухань начались исследования по идентификации вирусного агента и изучению реакции различных домашних животных на этот вирус. Некоторые ученые выдвинули гипотезу, что мелкие домашние животные могут участвовать в путях трансмиссии SARS-CoV-2.

"Мы считаем нужным указать на неестественность процесса заражения SARS-CoV-2 кошек в экспериментальных исследованиях. Так как вероятность возникновения реальных условий, при которых напрямую будет введена экстремально большая доза вирусного патогена, крайне низка", - заявил декан факультета "Биоинженерия и ветеринарная медицина" ДГТУ, профессор Алексей Ермаков.

Ученые допускают теоретическую возможность инфицирования кошачьих новым коронавирусом, но только в условиях очень тесного и повторяющегося контакта с больным человеком. Однако в реальных условиях шанс возникновения подобного стечения обстоятельств маловероятен.

- Мы убеждены, что если инфицирование SARS-CoV-2 кошек подтвердится, то эти животные будут для этого вируса биологическим тупиком. То есть передать вирус человеку кошки уже не смогут", - утверждает профессор. По его словам, за 18 лет в научной литературе не описано ни одного подтвержденного случая распространения вируса кошками среди региональных популяций. И тем более случаев обратной трансмиссии этой инфекции человеку.

Донские ученые также обращают внимание, что и собаки не задействованы в трансмиссии SARS-CoV-2, возможность их носительства в качестве биологического тупика крайне маловероятна.

Результаты своего исследования "Коронавирусные инфекции животных: будущие риски для человека" донские ученые опубликовали в научном издании "Известия РАН. Серия биологическая".