Ученые из Университета Северной Каролины разработали новое вещество, при помощи которого они надеются обеспечить сохранность ДНК для использования ее в качестве базы «биологического компьютера». ДНК обладает внушительной емкостью — всего одна клетка может содержать в себе 800 Мб данных. Вырастить в лаборатории биомассу, которая могла бы стать самым большим хранилищем информации в мире, уже тоже не сложно. Но ДНК весьма уязвима, особенно при постоянном взаимодействии с ней.

Новое вещество получило название «дендроколлоид», это полимерная структура в виде центрального «ствола» и ответвляющихся от него нановолокон. Она служит каркасом, на котором безопасно размещается ДНК, причем морфология структуры такова, что она обладает огромной площадью поверхности. Благодаря этому не нужно жертвовать плотностью хранения данных и она достигает 10 петабайт на кубический сантиметр.

Для долгосрочного хранения данных ДНК подвергается высушиванию, а для работы с ней проводят регидратацию. ДНК без защиты выдерживает до 60 таких циклов, а с дендроколлоидной защитой — уже 170. При температуре 4℃ период полураспада молекулы составит 6 тыс. лет, а при заморозке до -18℃ — до 2 млн лет.

Помимо сохранности ДНК ученые работают и над методами управления ею — например, учатся копировать, записывать и удалять данные при помощи РНК для имитации работы жесткого диска. Управление с помощью ферментов позволяет реализовать в ДНК простейшие вычисления. В частности, ученым уже удалось научить эту систему решать некоторые шахматные задачи и разгадывать судоку.

Источник — North Carolina State University

По материалам Ⓒ Техкульт

Первый в мире биоассемилирумый гель для регенерации, который позволяет восстановить костную ткань с идентичностью в 100% и лечить, в том числе крупные пулевые и осколочные повреждения костей, разработали специалисты Волгоградского государственного медицинского университета (ВолгГМУ). Об этом сообщил ТАСС доктор фармацевтических наук, заведующий кафедрой технологии лекарств пятигорского филиала вуза (ПМФИ) Дмитрий Компанцев.

"Наш препарат представляет собой сложную питательно-строительную смесь, усиленную активаторами регенерации. Такой подход позволяет организму запустить собственный механизм восстановления костной ткани. Уровень идентичности восстановленной костной ткани составляет 100%, так как она синтезирована собственными клетками остеофитами (наростами из костной ткани - прим. ТАСС). Зарегистрированных аналогов по составу продукта на рынке изделий медицинского назначения на сегодня нет", - рассказал собеседник агентства.

Компанцев уточнил, что материал в отличие от имеющихся на рынке биоинертных костнозаместительных материалов представляет собой смарт-систему, активизирующую процессы заживления. Он представлен в виде геля для заполнения костных дефектов, а не традиционного порошка. Это не только создает удобство для работы хирурга, но также обеспечивает более полное заполнение межкостного дефекта - глубокое проникновение в скрытые полости, плотный контакт с поврежденными тканями.

Материал может использоваться при оперативных вмешательствах на костных тканях челюстно-лицевой области, для заполнения дефектов костной и хрящевой тканей в стоматологии и хирургии, в том числе для лечения пулевых и осколочных ранений. Препарат обеспечивает повышенную способность к остеоинтеграции - процессу прирастания живых костных клеток к поверхности импланта, а также стимулирует

заживляющие и регенерирующие процессы образования костей с восстановлением костной ткани.

По данным разработчиков, в настоящее время методика была апробирована на животных с наличием больших дефектов кости, которые не могли самостоятельно регенерировать. Исследование показало: костные дефекты полностью восстановились за счет собственной полноценной костной ткани, с восстановлением первоначальной толщины и образованием новых кровеносных сосудов.

Источник Ⓒ ТАСС НАУКА

Факт по маслу: жирные кислоты в наночастицах победят устойчивые инфекции

Российские ученые синтезировали новый антимикробный препарат широкого спектра действия, который будет эффективен как против супербактерий, так и против устойчивых к лекарствам штаммов грибов. В его основе — производные жирных кислот, по своей консистенции похожие на масло, которые для лучшей усвояемости загружены в нанокапсулы. По словам разработчиков, выбранная форма позволяет уменьшить побочные эффекты и возникновение лекарственной устойчивости при сохранении высокой концентрации препарата. Эксперты считают его перспективным, однако необходимы дальнейшие испытания.

И микробы, и грибы

Коллектив ученых из Института биохимической физики (ИБХФ) им. Н.М. Эмануэля РАН и Российского технологического университета (РТУ) МИРЭА разработали новый антимикробный препарат в виде наночастиц. Об этом «Известиям» сообщили в пресс-службе Минобрнауки. Действующее вещество в нем — это конъюгаты (большие молекулы, которые способны образовывать специфические связи с клеточной поверхностью чужеродного объекта) жирных кислот.

— Синтезированный препарат относится к антибиотикам широкого спектра действия: по спектру воздействия некоторые соединения могут влиять не только на бактерии, но и на возбудителей дрожжеподобных грибов, — рассказала «Известиям» младший научный сотрудник ИБХФ РАН Мария Сокол.

С помощью нового препарата можно будет лечить золотистый стафилококк, токсикоинфекции у человека (различные виды отравлений), аспергиллез (грибковое заболевание, которое чаще всего поражает верхние и нижние дыхательные пути, кожу, внутренние органы), кандидоз (воспаление слизистой оболочки кишечника, вызванное грибковой инфекцией.

С помощью нового препарата можно будет лечить золотистый стафилококк, токсикоинфекции у человека (различные виды отравлений), аспергиллез (грибковое заболевание, которое чаще всего поражает верхние и нижние дыхательные пути, кожу, внутренние органы), кандидоз (воспаление слизистой оболочки кишечника, вызванное грибковой инфекцией).

По своей текстуре конъюгаты жирных кислот напоминают масло, которое плохо смешивается с водными средами, в связи с чем при проведении биологических испытаний они не могут в полной мере проявить свой эффект из-за низкого уровня накопления в микроорганизмах. Также происходит превращение синтезированных соединений в менее активные метаболиты, рассказали разработчики. Включение таких соединений в наночастицы позволяет увеличить их биодоступность, то есть усвояемость организмом. Это означает, что наночастицы эффективно защищают и доставляют антибиотик до «места» его действия.

Селективная подача терапевтических препаратов, включенных в состав наночастиц, позволяет уменьшить побочные эффекты и возникновение лекарственной устойчивости при сохранении высокой концентрации лекарственного средства, подчеркнули авторы исследования

На патогенном уровне

Механизм антибактериального действия препарата полностью не изучен, но известно, что синтезированные соединения задействуют многие участки на клеточном уровне: изменение проницаемости клеточных мембран и различных внутриклеточных функций. Таким образом, изменение химической структуры соединений позволяет усиливать их антимикробную активность, способствуя взаимодействию с клеточной мембраной, что приводит к необратимым повреждениям и гибели патогенов, рассказали разработчики.

— Предварительные испытания показали эффективность и безопасность полученного препарата. Следующий этап — испытания на животных. Проведение полного цикла доклинических испытаний (на животных) может занять около трех лет. При получении положительных результатов возможен переход к исследованию на людях — клинические исследования, — рассказала кандидат химических наук, старший научный сотрудник ИБХФ РАН Елена Никольская.

Разработка предлагаемого противомикробного препарата сочетает современные подходы в области создания лекарственных средств, такие как прогнозирование свойств, использование наночастиц и другие, рассказала «Известиям» директор научно-образовательного центра «Фармация» СамГМУ Минздрава, доктор фармацевтических наук Татьяна Рязанова.

— Предварительные результаты показали эффективность в отношении распространенных штаммов микроорганизмов и грибов. При успешной реализации дальнейших этапов (испытания на животных, клинические исследования) есть вероятность поступления на фармацевтический рынок новых эффективных и безопасных антимикробных средств, — отметила она

Судя по описанию, это эффективное и хорошее вещество с высоким потенциалом. Но нужны реальные клинические испытания, чтобы понять, насколько ожидания будут отличаться от действительности, считает кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник лаборатории иммунологии воспаления ФГБУН «Институт иммунологии и физиологии» Уральского отделения РАН Михаил Болков.

— Проблема поиска новых противомикробных средств гиперактуальная. Интенсивное применение антибиотиков, в том числе препаратов резерва, в госпиталях и больницах всего мира привело к тому, что большое количество микробов выработало устойчивость к ним, — подчеркнул он

СПРАВКА «ИЗВЕСТИЙ»

Суперинфекции — одна из самых важных проблем в медицине сегодня, которая усугубляется ростом устойчивости микробов к антибиотикам. По прогнозам Всемирной организации здравоохранения, к 2050 году такие бактерии будут убивать около 10 млн человек ежегодно, если не применять нужные меры.

Работа выполнена при финансировании Министерства науки и высшего образования РФ.