Поиск болезней по слюне и революционные аккумуляторы: самые интересные проекты участников конкурса «Start-up СПбГУ — 2020»

Облачная 3D-печать, инновационный способ изучения иностранных языков, водородный топливный элемент, тест для выявления опасного генетического заболевания — эти и другие не менее яркие идеи представили участники ежегодного студенческого конкурса бизнес-проектов «Start-up СПбГУ — 2020».

В очном туре приняли участие 20 команд, но на следующий этап вышли только девять из них. Представляем самые важные и проработанные проекты по мнению экспертного совета конкурса.

Борьба с детской смертностью

Спинальная мышечная атрофия — одна из самых частых причин детской смертности, вызванных генетическими заболеваниями. Болезнь вызывается мутацией в гене SMN1, носителем которой является каждый сороковой человек на планете. Лечение спинальной мышечной атрофии впервые было одобрено только в 2019 году. При этом наибольшую эффективность оно дает в самом раннем возрасте — до трех месяцев. Именно поэтому крайне важно выявить заболевание сразу после рождения ребенка.

Цель проекта GenomeX заключается в разработке и коммерциализации технологий высокопроизводительной генетической диагностики. Продукт команды — это новый способ скрининга новорожденных на наличие болезни спинальной мышечной атрофии. Во время его разработки команда оптимизировала способ выделения ДНК из сухих пятен крови и разработала способ обнаружения мутации с помощью специфических флуоресцентно-меченых зондов. Продукт представляет собой опечатанные многолуночные планшеты со специальным наполнителем и методикой использования. Он предназначен для использования лабораториями роддомов и региональными центрами неонатального скрининга.

Революция в энергетике

Современная жизнь немыслима без литий-ионных аккумуляторов. Они используются в самых разных электронных устройствах — от смартфонов до электромобилей. Однако у них есть существенные недостатки — они огнеопасны, теряют емкость на холоде и поддерживают ограниченное количество циклов зарядки. Появление более стабильных и мощных технологий стало бы прорывом в современной энергетике.

По мнению команды Sulphur Energy, будущее за литий-серными аккумуляторами. Однако они также обладают недостатками, которые мешают их массовому внедрению. Первый заключается в вымывании серы из катодного материала, из-за чего с каждым циклом существенно уменьшается запасаемая емкость аккумулятора. Вторая проблема — образование дендритов, что приводит к короткому замыканию. Решению этих проблем с помощью создания композиционных материалов для катода и анода и посвящен проект команды Sulphur Energy. Если у ребят получится — емкость аккумуляторов увеличится более чем в два раза, их можно будет использовать в условиях Крайнего Севера, а стабильность заряда-разряда возрастет минимум в два раза.

Безопасные аккумуляторы

Другая команда, напротив, уверена, что время искать замену литий-ионным аккумуляторам еще не пришло. При этом они согласны, что одной из критических проблем литий-ионных аккумуляторов является возможность их возгорания, которую могут вызывать короткие замыкания. Имеющиеся в настоящий момент средства предотвращения опасных ситуаций либо недостаточно эффективны, либо слишком дороги и требуют перестройки сложных технологических цепочек.

Команда DefenderEnergy планирует решить эту проблему с помощью разработки состава катодной активной массы литий-ионного аккумулятора. Ее внедрение должно защитить аккумулятор или батарею в случае возникновения внутреннего или внешнего короткого замыкания, а также перезаряда. Преимущество этого решения заключается в том, что при возникновении критической ситуации удается не только предотвратить негативные последствия, но и сохранить работоспособность устройства.

300 000 рублей получит команда, занявшая первое место, 200 000 рублей — второе место, 100 000 рублей — третье место. Научные руководители команд-победителей награждаются премией в размере 100 000 рублей каждому. Все участники команд-финалистов в течение четырех месяцев получают стипендию от эндаумент-фонда СПбГУ в размере 10 000 рублей в месяц.

Медицинская визуализация нового уровня

Каждый год сотни тысяч людей переносят операции по удалению подозрительных новообразований. Часто пораженный орган удаляется целиком — например, если дело касается легких. Флуоресцентная молекулярная томография — новейший метод медицинской визуализации, набирающий популярность в клинической практике. Созданные с его помощью метки позволяют подсвечивать небольшие области локализации опухоли, позволяя сохранить большую часть здоровых тканей.

Оригинальность идеи команды Light Up заключается в методике синтеза наночастиц золота особой формы, поглощающих и испускающих свет на красной границе видимого спектра. Эта область совпадает с областью прозрачности биологических тканей. Под действием света нужной длины волны наночастицы генерируют электромагнитное поле, усиливающее сигнал флуоресцентных меток на несколько порядков. Полученные метки, связываясь функциональными группами с поверхностью нужных клеток, даже при очень малых концентрациях будут давать сигнал высокого разрешения.

Облачная 3D-печать

«На данный момент 3D-печатью в России занимаются в основном энтузиасты и частные студии. В связи с этим она востребована главным образом у специалистов — архитекторов, дизайнеров, медиков, инженеров, — отмечает капитан команды CloudPrints Артем Пономаренко. — Однако для массового клиента важны отсутствие множества технических деталей, удобство оформления заказа и скорость его выполнения — всего этого пока что нет в отрасли».

Проект команды CloudPrints призван изменить ситуацию и кардинальным образом повысить распространение 3D-печати. Для этого ребята планируют создать веб-сервис, на котором пользователи с любым уровнем технических знаний смогут легко и удобно загружать модели, ставить их в очередь на обработку исполнителю, а потом получать готовые изделия. Предполагается, что это будет облачный агрегатор — команда планирует заключить соглашения с владельцами 3D-принтеров и станков.

Водород сделает небо ближе

Беспилотные летательные аппараты в последние годы пользуются огромной популярностью как у коммерческих компаний, так и у обычных пользователей. Однако из-за того, что в конструкции устройств применяются литий-ионные аккумуляторы, беспилотники не могут летать дольше часа, а на траекторию полета сильно виляют погодные условия.

Команда «Водородный экспресс» планирует решить обе эти проблемы благодаря замене литиевого аккумулятора на водородный топливный элемент, имеющий большую энергоемкость и более высокий КПД. Ребята отмечают, что уже создали уникальный наноматериал на основе простого элемента никеля, который позволяет использовать топливный элемент в диапазоне температур от −60 до 80 градусов. В будущем результаты работы могут найти широкое применение и способствовать развитию водородной энергетики.

При подведении итогов конкурса «Start-up СПбГУ — 2020» двум командам-финалистам может быть предложено создать малые инновационные предприятия (МИПы) совместно с СПбГУ на базе представленных в финале проектов. Два МИПа получат от эндаумент-фонда СПбГУ специальные целевые гранты на коммерциализацию проектов: 1 000 000 рублей и 700 000 рублей.

Диагностика рака с помощью слюны

В структуре заболеваемости и смертности от злокачественных новообразований среди женщин рак молочной железы занимает первое место. «Согласно статистике, ежегодно более 1 500 000 женщин по всему миру страдают от этой болезни, примерно 400 000 случаев заканчиваются трагически. На поздних стадиях женщины вынуждены испытывать сильнейшую боль, при этом лечение приносит дополнительные страдания и требует больших финансовых затрат», — рассказала капитан команды Be Safe Алина Иванова.

Однако на начальных стадиях, когда опухоль имеет еще небольшие размеры и не дает метастазов, высок шанс благоприятного исхода. Но на таких стадиях рак обнаруживают крайне редко, в большинстве случаев это случайная находка при прохождении медосмотров по поводу других заболеваний. Команда Be Safe разрабатывает тест-полоски для определения комбинации онкомаркеров в слюне. Ожидается, что созданный ими продукт позволит женщинам мобильно, быстро и дешево провести скрининг на рак молочной железы и при необходимости обратиться к врачу еще на начальной стадии заболевания.

Выявление инфаркта миокарда по слюне

Впрочем, рак молочной железы — не единственное заболевание, которое можно определить по слюне. «Сердечно-сосудистые заболевания являются основной причиной инвалидизации и смерти населения во всем мире. Особое место среди них занимает инфаркт миокарда, — рассказывает капитан команды Saliheart и автор идеи проекта Тимур Джуматов. — Так, по оценкам Росстата, в 2018 году в России от сердечно-сосудистых заболеваний умерли 453 306 человек, из которых 56 904 — от инфаркта миокарда».

Объективная диагностика заболевания основывается на двух критериях: данных электрокардиографии и наличии белков-кардиомаркеров в крови. Современные исследования говорят о том, что многие кардиомаркеры, используемые для диагностики инфаркта миокарда, также присутствуют и в слюне, а их концентрации коррелируют с концентрациями в крови. Именно поэтому команда Saliheart планирует разработать тест-полоску на определение инфаркта миокарда по слюне, которая позволит получить результат с высоким уровнем достоверности на самых ранних этапах заболевания.

Иностранный язык без посредников

Изучение иностранного языка на онлайн-курсах имеет свою специфику, отличающую его от привычных способов преподавания. Прежде всего, сама концепция такого обучения подразумевает одинаковую доступность для пользователей вне зависимости от того, в какой точке мира они находятся и какой язык является для них родным.

По мнению создателей проекта Speechkah, при изучении любых иностранных языков целесообразно вообще исключить использование какого-либо еще языка, кроме того, который изучается. Методика, разработанная студентами, характеризуется изучением нового языка исключительно с его помощью — китайский изучается на китайском, немецкий на немецком и так далее. В настоящий момент, создано два онлайн-курса — по русскому как иностранному и индонезийскому. Каждый из них охватывает 15 уроков, начинается с изучения алфавита и обходится без языка-посредника.