История развития медицинской физики. Великие научные открытия, которые были сделаны во сне

26.09.2019

Физика - одна из важнейших наук, изучаемых человеком. Ее присутствие заметно во всех сферах жизни, иногда открытия даже меняют ход истории. Поэтому великие физики так интересны и значимы для людей: их работа актуальна даже по прошествии многих веков после их смерти. Каких ученых стоит знать в первую очередь?

Андре-Мари Ампер

Французский физик появился на свет в семье коммерсанта из Лиона. Библиотека родителей была полна трудов ведущих ученых, писателей и философов. С детства Андре увлекался чтением, что помогло ему обрести глубокие знания. К двенадцати годам мальчик уже изучил основы высшей математики, а в следующем году представил свои работы в Лионскую Академию. Вскоре он начал давать частные уроки, а с 1802-го трудился преподавателем физики и химии, сначала в Лионе, а затем и в Политехнической школе Парижа. Через десять лет его избрали членом Академии наук. Имена великих физиков нередко связаны с понятиями, изучению которых они посвятили жизнь, и Ампер не исключение. Он занимался проблемами электродинамики. Единица силы электрического тока измеряется в амперах. Кроме того, именно ученый ввел многие используемые и сейчас термины. Например, это определения «гальванометр», «напряжение», «электрический ток» и многие другие.

Роберт Бойль

Многие великие физики вели свою работу во времена, когда техника и наука были практически в зачаточном состоянии, и, несмотря на это, добивались успеха. Например, уроженец Ирландии. Он занимался разнообразными физическими и химическими экспериментами, развивая атомистическую теорию. В 1660 году ему удалось открыть закон изменения объема газов в зависимости от давления. Многие великие его времени не имели представления об атомах, а Бойль не только был убежден в их существовании, но и сформировал несколько связанных с ними понятий, например «элементы» или «первичные корпускулы». В 1663 году ему удалось изобрести лакмус, а в 1680-м он первым предложил способ получения фосфора из костей. Бойль являлся членом Лондонского королевского общества и оставил после себя множество научных трудов.

Нильс Бор

Нередко великие физики оказывались значимыми учеными и в других сферах. Например, Нильс Бор также был и химиком. Член Датского королевского общества наук и ведущий ученый двадцатого века, Нильс Бор родился в Копенгагене, где и получил высшее образование. Некоторое время сотрудничал с английскими физиками Томсоном и Резерфордом. Научные работы Бора стали основой для создания квантовой теории. Многие великие физики впоследствии работали в направлениях, изначально созданных Нильсом, например, в некоторых областях теоретической физики и химии. Мало кто знает, но он также был первым ученым, заложившим основы периодический системы элементов. В 1930-х гг. сделал немало важнейших открытий в атомной теории. За достижения был отмечен Нобелевской премией по физике.

Макс Борн

Многие великие ученые-физики были родом из Германии. Например, Макс Борн родился в Бреслау, в семье профессора и пианистки. Он с детства увлекался физикой и математикой и поступил в Геттингенский университет для их изучения. В 1907 году Макс Борн защитил диссертацию, посвященную устойчивости упругих тел. Как и другие великие ученые-физики того времени, например Нильс Бор, Макс сотрудничал со специалистами Кембриджа, а именно с Томсоном. Вдохновляли Борна и идеи Эйнштейна. Макс занимался исследованием кристаллов и разработал несколько аналитических теорий. Кроме того, Борн создал математическую основу квантовой теории. Как и другие физики, Великой Отечественной войны антимилитарист Борн категорически не хотел, и в годы сражений ему пришлось эмигрировать. Впоследствии он выступит с осуждением разработок ядерного оружия. За все свои достижения Макс Борн получил Нобелевскую премию, а также был принят во многие научные академии.

Галилео Галилей

Некоторые великие физики и их открытия связаны со сферой астрономии и естествознания. К примеру, Галилей, итальянский ученый. Обучаясь медицине в университете Пизы, он ознакомился с физикой Аристотеля и принялся читать древних математиков. Увлекшись этими науками, бросил учебу и занялся сочинением «Маленьких весов» - работы, которая помогала определять массу металлических сплавов и описывала центры тяжести фигур. Галилей прославился среди итальянских математиков и получил место на кафедре в Пизе. Через какое-то время он стал придворным философом герцога Медичи. В своих работах он занимался исследованиями принципов равновесия, динамики, падения и движения тел, а также прочности материалов. В 1609 году построил первый телескоп, дающий трехкратное увеличение, а затем - и с тридцатидвухкратным. Его наблюдения дали информацию о поверхности Луны и размерах звезд. Галилей обнаружил спутники Юпитера. Его открытия произвели фурор в научной сфере. Великий физик Галилей был не слишком одобрен церковью, и это определило отношение к нему в обществе. Тем не менее, он продолжил работу, что стало поводом для доноса в инквизицию. Ему пришлось отказаться от своих учений. Но все же через несколько лет трактаты о вращении Земли вокруг Солнца, созданные на основе идей Коперника, были опубликованы: с пояснением, что это лишь гипотеза. Так, важнейший вклад ученого был сохранен для общества.

Исаак Ньютон

Изобретения и высказывания великих физиков часто становятся своего рода метафорами, но легенда про яблоко и закон тяготения известнее всех. Каждому знаком герой этой истории, согласно которой он и открыл закон тяготения. Кроме того, ученый разработал интегральное и дифференциальное исчисление, стал изобретателем зеркального телескопа и написал немало фундаментальных трудов по оптике. Современные физики считают его создателем классической науки. Ньютон родился в бедной семье, обучался в простой школе, а затем в Кембридже, параллельно работая слугой, чтобы оплатить учебу. Уже в ранние годы к нему пришли идеи, которые в будущем станут основой для изобретения систем исчислений и открытия закона тяготения. В 1669 году он стал преподавателем кафедры, а в 1672-м - членом Лондонского королевского общества. В 1687 году был опубликован важнейший труд под названием «Начала». За неоценимые достижения в 1705 году Ньютону даровали дворянство.

Христиан Гюйгенс

Как и многие другие великие люди, физики нередко являлись талантливыми в разных сферах. Например, Христиан Гюйгенс, уроженец Гааги. Его отец был дипломатом, ученым и литератором, сын получил прекрасное образование в юридической сфере, но увлекся математикой. Кроме того, Христиан прекрасно говорил на латыни, умел танцевать и ездить верхом, музицировал на лютне и клавесине. Еще в детстве он сумел самостоятельно построить себе и работал на нем. В университетские годы Гюйгенс переписывался с парижским математиком Мерсенном, что сильно повлияло на юношу. Уже в 1651 году он опубликовал труд о квадратуре круга, эллипса и гиперболы. Его работы позволили ему обрести репутацию прекрасного математика. Затем он заинтересовался и физикой, написал несколько трудов о сталкивающихся телах, которые серьезно повлияли на представления современников. Кроме того, он сделал вклад в оптику, сконструировал телескоп и даже написал работу о расчетах в азартной игре, связанных с теорией вероятности. Все это делает его выдающейся фигурой в истории науки.

Джеймс Максвелл

Великие физики и их открытия заслуживают всяческого интереса. Так, Джеймс-Клерк Максвелл добился впечатляющих результатов, с которым стоит ознакомиться всякому. Он стал основоположником теорий электродинамики. Ученый родился в дворянской семье и получил образование в университетах Эдинбурга и Кембриджа. За достижения был принят в Лондонское королевское общество. Максвелл открыл Кавендишскую лабораторию, которая была оборудована по последнему слову техники для проведения физических экспериментов. В ходе работы Максвелл изучал электромагнетизм, кинетическую теорию газов, вопросы цветного зрения и оптики. Проявил себя и как астроном: именно он установил, что устойчивы и состоят из не связанных частиц. Занимался также изучением динамики и электричества, оказав серьезное влияние на Фарадея. Исчерпывающие трактаты о многих физических явлениях до сих пор считаются актуальными и востребованными в научной среде, делая Максвелла одним из величайших специалистов в данной сфере.

Альберт Эйнштейн

Будущий ученый родился в Германии. С детства Эйнштейн любил математику, философию, увлекался чтением научно-популярных книг. За образованием Альберт отправился в технологический институт, где изучал любимую науку. В 1902 году стал сотрудником патентного бюро. За годы работы там он опубликует несколько успешных научных работ. Первые его труды связаны с термодинамикой и взаимодействием между молекулами. В 1905 году одна из работ была принята как диссертация, и Эйнштейн стал доктором наук. Альберту принадлежали множество революционных идей об энергии электронов, природе света и фотоэффекте. Самой важной стала теория относительности. Выводы Эйнштейна преобразили представления человечества о времени и пространстве. Абсолютно заслуженно он был отмечен Нобелевской премией и признан во всем научном мире.

В середине ХІХ столетия произошло множество потрясающих открытий. Как бы удивительно это не звучало, но огромная часть этих открытий была сделана во сне. Поэтому здесь даже скептики теряются, и затрудняются сказать что-либо в опровержение существования провидческих или вещих снов. Многие ученые занимались изучением этого феномена. Немецкий физик, врач, физиолог и психолог Герман Гельмольц в своих исследованиях пришёл к выводу, что в поисках истины человек накапливает знания, потом он анализирует и осмысливает полученную информацию, и после этого наступает самый главный этап – озарение, которое так часто случается во сне. Именно таким способом озарение пришло ко многим учёным- первооткрывателям. Сейчас мы предоставляем Вам возможность ознакомиться с некоторыми открытиями, сделанными во сне.

Французский философ, математик, механик, физик и физиолог Рене Декарт всю жизнь утверждал, что в мире нет ничего таинственного, чего нельзя было бы понять. Однако, всё же одно необъяснимое явление в его жизни существовало. Этим явлением были вещие сны, которые приснились ему в возрасте двадцати трех лет, и которые помогли ему сделать ряд открытий в различных областях науки. В ночь с 10 на 11 ноября 1619 года Декарт увидел три вещих сна. Первый сон был о том, как сильный вихрь вырывает его из стен церкви и колледжа, унося его в направлении прибежища, в котором ему уже не страшны ни ветер, ни другие силы природы. Во втором сне он наблюдает за мощной бурей, и понимает, что как только ему удается рассмотреть причину происхождения этого урагана, он тут же стихает и не может ему причинить никакого вреда. А в третьем сне Декарт читает латинскую поэму, которая начинается со слов «Какой мне следовать дорогой жизни?». Проснувшись, Декарт понял, что ему открылся ключ к истинному основанию всех наук.

Датский физик-теоретик, один из создателей современной физики Нильс Бор ещё со школьных лет проявлял интерес к физике и математике, а в Копенгагенском университете он защитил свои первые труды. Но самое главное открытие ему удалось сделать во сне. Он долго размышлял в поисках теории строения атома, и однажды его озарил сон. В этом сне Бор находился на раскалённом сгустке огненного газа – Солнце, вокруг которого вращались планеты, связанные с ним нитями. Потом газ затвердел, а «Солнце» и «планеты» резко уменьшились. Проснувшись, Бор понял, что это и есть модель атома, которую он так долго пытался открыть. Солнце являлось ядром, вокруг которого вращались электроны (планеты)! Это открытие в дальнейшем стало основой всех научных работ Бора. Теория положила начало атомной физике, что принесло Нильсу Бору мировое признание и Нобелевскую премию. Но вскоре, во время Второй Мировой Войны, Бор в некоторой мере пожалел о своем открытии, которое могло использоваться в качестве оружия против человечества.

До 1936 года медики полагали, что нервные импульсы в организме передаются электрической волной. Переворотом в медицине стало открытие Отто Лёви — австрийско-немецкого и американского фармаколога, который в 1936 году стал лауреатом Нобелевской премии по физиологии и медицине. В молодом возрасте Отто впервые предположил, что нервные импульсы передаются посредством химических медиаторов. Но так, как никто не прислушался к молодому студенту, теория осталась в стороне. Но в 1921 году, через семнадцать лет после выдвижения начальной теории, накануне пасхального воскресенья, Лёви, проснувшись ночью, по его собственным словам, «набросал несколько пометок на клочке тонкой бумаги. Утром я не смог расшифровать свои каракули. На следующую ночь, ровно в три часа, та же мысль вновь осенила меня. Это была схема эксперимента, призванного определить, верна ли гипотеза химической передачи импульса, высказанная мной 17 лет назад. Я тотчас встал с постели, направился в лабораторию и поставил простой эксперимент на сердце лягушки в соответствии с возникшей ночью схемой». Таким образом, благодаря ночному сновидению, Отто Лёви продолжил исследования своей теории и доказал всему миру, что импульсы передаются не электрической волной, а посредством химических медиаторов.

Немецкий химик-органик – Фридрих Август Кекуле заявил во всеуслышание, что свое открытие в химии он сделал благодаря вещему сну. Многие годы он пытался найти молекулярную структуру бензола, входившего в состав природной нефти, но ему никак не поддавалось это открытие. Он думал над решением проблемы и днём, и ночью. Иногда ему даже снилось, что он уже открыл структуру бензола. Но эти видения были лишь результатом работы его перегруженного сознания. Но однажды, ночью 1865 года Кекуле сидел дома возле камина и незаметно задремал. Позже он сам рассказывал о своём сне: «Я сидел и писал учебник, но работа не двигалась, мои мысли витали где-то далеко. Я повернул мой стул к огню и задремал. Атомы снова запрыгали перед моими глазами. На этот раз небольшие группы скромно держались на заднем плане. Мой умственный взгляд мог теперь различить длинные ряды, извивающиеся подобно змеям. Но смотрите! Одна из змей схватила свой собственный хвост и в таком виде, как бы дразня, завертелась перед моими глазами. Как будто вспышка молнии разбудила меня: и на этот раз я провел остаток ночи, разрабатывая следствия из гипотезы». В результате он выяснил, что бензол, это не что иное, как кольцо из шести атомов углерода. На то время это открытие стало переворотом в химии.

Сегодня каждый, наверное, слышал, что знаменитая Периодическая таблица химических элементов Дмитрия Ивановича Менделеева была увидена им во сне. Но не каждый знает, как это происходило на самом деле. Об этом сне стало известно со слов друга великого учёного А. А. Иностранцева. Он рассказал, что Дмитрий Иванович очень долго работал над систематизацией всех известных на тот момент химических элементов в одной таблице. Он чётко видел структуру таблицы, но не имел представления, как туда поместить такое множество элементов. В поисках решения проблемы он даже не мог спать. На третьи сутки он от измождения уснул прямо на рабочем месте. Тотчас он увидел во сне таблицу, в которой все элементы были расставлены правильно. Он проснулся и быстро записал увиденное на клочке бумаги, оказавшейся под рукой. Как потом выяснилось, таблица была сделана почти идеально правильно с учетом существующих на то время данных о химических элементах. Дмитрий Иванович внёс только некоторые коррективы.

Немецкий анатом и физиолог, профессор Дерптского (Тартуского) (1811) и Кёнигсбергского (1814) университетов – Карл Фридрих Бурдах придавал очень большое значение своим снам. Благодаря сновидениям он сделал открытие о кровообращении. Он писал, что во сне ему нередко приходили в голову научные догадки, которые представлялись ему очень важными и от этого он пробуждался. Такие сны в основном случались в летние месяцы. В основном эти сны относились к предметам, изучением которых он в то время занимался. Но порою ему снились предметы, о которых на то время он даже и не размышлял. Вот рассказ самого Бурдаха: «… в 1811 г., когда я еще твердо придерживался обычных воззрений на кровообращение и на меня по данному вопросу не оказывали никакого влияния воззрения какого-нибудь другого лица, а сам я, вообще говоря, был занят совсем другими вещами, приснилось мне, что кровь течет своей собственной силой и впервые приводит в движение сердце, так что рассматривать последнее как причину движения крови - это все равно, что объяснять течение ручья действием мельницы, которую именно он приводит в движение». Благодаря этому сну на свет появилась идея о кровообращении. Позже, в 1837 году Фридрих Бурдах издал свою работу под названием «Антропология, или Рассмотрение человеческой природы с различных сторон», в которой была размещена информация о крови, её составе и назначении, об органах кровообращения, претворения и дыхания.

После смерти близкого друга, умершего из-за диабета в 1920 году канадский учёный Фредерик Грант Бантинг решил посвятить свою жизнь созданию лекарства от этой страшной болезни. Он начал с изучения литературы, посвященной этой проблеме. Статья Мозеса Баррона «О блокаде панкреатического протока желчными камнями» произвела на молодого ученого очень большое впечатление, вследствие которого он увидел знаменитое сновидение. В этом сне он понял, как правильно действовать. Проснувшись среди ночи, Бантинг записал методику проведения эксперимента на собаке: «Перевязать протоки поджелудочной железы у собак. Подождать шесть-восемь недель. Удалить и экстрагировать». Очень скоро он воплотил эксперимент в жизнь. Результаты эксперимента были потрясающими. Фредерик Бантинг открыл гормон инсулин, который до сих пор используется в качестве главного лекарства при лечении диабета. В 1923 году 32-летний Фредерик Бантинг (совместно с Джоном Маклеодом) был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине, став самым молодым лауреатом. А в знак уважения к Бантингу Всемирный день борьбы с диабетом празднуется в его день рожденья — 14 ноября.

Разгадки различных состояний человеческого тела искались долго и мучительно. Далеко не все попытки медиков докопаться до истины воспринимались обществом восторженно и приветственно. Ведь нередко врачам приходилось идти на поступки, которые казались людям дикими. Но при этом без них было невозможно дальнейшее продвижение лечебного дела. АиФ.ru собрал истории самых ярких медицинских открытий, за которые некоторые их авторы подвергались едва ли не гонениям.

Анатомические особенности

Строением тела человека как основой медицинской науки озадачивались ещё лекари древнего мира. Так, например, в Древней Греции уже уделяли внимание взаимосвязи различных физиологических состояний человека и особенностей его физического строения. При этом, как отмечают эксперты, наблюдение носило скорее философский характер: о том, что происходит внутри самого тела, никто и не подозревал, а хирургические вмешательства и вовсе были редкостью.

Анатомия как наука зародилась лишь в эпоху Ренессанса. И для окружающих она была шоком. Так, например, бельгийский врач Андреас Везалий решил практиковать вскрытия трупов, чтобы понять, как именно устроено тело человека. При этом зачастую действовать ему приходилось по ночам и не совсем законными методами. Впрочем, всем врачам, кто решался на изучение таких подробностей, не удавалось действовать открыто, т. к. такое поведение считалось бесовским.

Андреас Везалий. Фото: Public Domain

Сам Везалий выкупал трупы у распорядителя казней. На основе своих выводов и исследований он создал научный труд «О строении человеческого тела», который был опубликован в 1543 году. Данная книга оценивается врачебным сообществом как один из величайших трудов и важнейшее открытие, которое даёт первое полное представление о внутреннем устройстве человека.

Опасное излучение

Сегодня современную диагностику не представить без такой технологии, как рентген. Однако ещё в конце XIX столетия об икс-лучах не было известно совершенно ничего. Столь полезное излучение обнаружил Вильгельм Рентген, немецкий учёный . До его открытия врачам (особенно — хирургам) было в разы сложнее работать. Ведь они не могли просто так взять и посмотреть, где находится инородное тело у человека. Приходилось рассчитывать только на свою интуицию, а также на чувствительность рук.

Открытие произошло в 1895 году. Учёный проводил различные эксперименты с электронами, он использовал для своей работы стеклянную трубку с разряженным воздухом. По окончании экспериментов он потушил свет и собрался уходить из лаборатории. Но в этот момент обнаружил зелёное свечение в банке, оставшейся на столе. Оно появилось из-за того, что учёный не отключил прибор, стоящий в совершенно другом углу лаборатории.

Дальше Рентгену осталось только экспериментировать с полученными данными. Он начал накрывать стеклянную трубку картоном, создавал темноту в целом в комнате. Также он проверял и воздействие луча на разные предметы, помещённые перед ним: лист бумаги, доску, книгу. Когда на пути луча оказалась рука учёного, он увидел свои кости. Сопоставив ряд своих наблюдений, он смог понять, что с помощью таких лучей можно рассматривать то, что происходит внутри тела человека, не нарушая его целостности. В 1901 году Рентген получил Нобелевскую премию в области физики за своё открытие. Оно уже более 100 лет спасает людям жизни, позволяя определять различные патологии на разных этапах их развития.

Сила микробов

Есть открытия, к которым учёные двигались целенаправленно десятками лет. Одним из таких было совершённое в 1846 году микробиологическое открытие доктора Игнаца Земмельвейса . В то время медики очень часто сталкивались со смертью рожениц. Дамы, недавно ставшие матерями, умирали от так называемой родильной горячки, т. е. инфекции матки. Причём причину проблемы врачи никак не могли определить. В отделении, где работал доктор, было 2 зала. В одном из них роды принимали врачи, в другом — акушерки. Несмотря на то, что у медиков подготовка была существенно лучше, женщины в их руках погибали чаще, чем в случае родов с акушерками. И этот факт медика крайне заинтересовал.

Игнац Филипп Земмельвейс. Фото: www.globallookpress.com

Земмельвейс стал внимательно наблюдать за их работой, чтобы понять суть проблемы. И оказалось, что врачи кроме родов ещё практиковали вскрытие скончавшихся рожениц. А после анатомических экспериментов снова возвращались в родзал, даже не помыв руки. Это натолкнуло учёного на мысль: не переносят ли медики на руках невидимые частички, которые и влекут смерть пациенток? Проверить свою гипотезу он решил опытным путём: студентов-медиков, участвовавших в процессе родовспоможения, он обязал обрабатывать руки каждый раз (тогда для дезинфекции использовали хлорную известь). И количество смертей молодых матерей тут же упало с 7 % до 1 %. Это позволило ученому сделать вывод, что все заражения родильной горячкой имеют одну причину. При этом связь между бактериями и инфекциями ещё не просматривалась, а идеи Земмельвейса были осмеяны.

Только через 10 лет не менее известный учёный Луи Пастер доказал экспериментально важность незаметных глазу микроорганизмов. И именно он определил, что с помощью пастеризации (т. е. нагрева) их можно уничтожать. Именно Пастер смог доказать связь бактерий и инфекций, проведя серию экспериментов. После этого осталось разработать антибиотики, и жизни больных, ранее считавшихся безнадёжными, были спасены.

Витаминный коктейль

До второй половины XIX века про витамины никто ничего не знал. И ценности этих небольших питательных микроэлементов никто и не представлял. Да и сейчас витамины далеко не всеми оцениваются по заслугам. И это несмотря на то, что без них можно потерять не только здоровье, но и жизнь. Есть целый ряд специфических заболеваний, которые связаны с дефектами питания. Причём данное положение подтверждается многовековым опытом. Так, например, одним из ярчайших примеров разрушения здоровья от недостатка витаминов является цинга. В одном из известных походов Васко да Гамы от неё скончались 100 членов экипажа из 160.

Первым, кто добился успеха на поприще поиска полезных минеральных веществ, стал русский учёный Николай Лунин . Он экспериментировал на мышах, которые потребляли искусственно приготовленную пищу. Их рацион представлял собой следующую систему питания: очищенный казеин, молочный жир, молочный сахар, соли, которые входили в состав как молока, так и воды. По факту это все — необходимые составляющие части молока. При этом мышам чего-то явно не хватало. Они не росли, теряли вес, не ели свой корм и погибали.

Вторая партия мышей, названная контрольной, получала нормальное полноценное молоко. И все мыши развивались как положено. Лунин вывел на основании своих наблюдений следующий опыт: «Если, как вышеупомянутые опыты учат, невозможно обеспечить жизнь белками, жирами, сахаром, солями и водой, то из этого следует, что в молоке, помимо казеина, жира, молочного сахара и солей, содержатся ещё другие вещества, незаменимые для питания. Представляет большой интерес исследовать эти вещества и изучить их значение для питания». В 1890 году опыты Лунина были подтверждены другими учёными. Дальнейшие наблюдения за животными и людьми в разных условиях дали врачам возможность найти эти жизненно важные элементы и совершить ещё одно блестящее открытие, которое заметно улучшило качество жизни человека.

Спасение в сахаре

Это сегодня люди с диабетом живут вполне обычной жизнью с некоторыми корректировками. А ещё не так давно все, кто страдал от такого заболевания, являлись безнадёжными больными и умирали. Так происходило, пока не был открыт инсулин.

В 1889 году молодые учёные Оскар Минковски и Йозеф фон Меринг в результате опытов вызвали у собаки диабет искусственно, удалив ей поджелудочную железу. В 1901 году российский врач Леонид Соболев доказал, что диабет развивается на фоне нарушений определённой части поджелудочной, а не всей железы. Проблема отмечалась у тех, у кого были сбои в работе железы в области островков Лангерганса. Появилось предположение, что именно эти островки содержат вещество, регулирующее углеводный обмен. Однако выделить его на тот момент не удалось.

Следующие попытки датированы 1908 годом. Немецкий специалист Георг Людвиг Цюльцер выделил из поджелудочной железы экстракт, с помощью которого даже производилось в течение некоторого времени лечение больного, умирающего от диабета. Позже начавшиеся мировые войны на время отложили исследования в данной сфере.

Следующим, кто взялся за разгадку тайны, был Фредерик Грант Бантинг , медик, друг которого погиб как раз-таки из-за диабета. После того как молодой человек окончил медшколу и прошёл службу во время Первой мировой, он стал ассистентом профессора в одной из частных медшкол. Читая в 1920 году статью о перевязке протоков поджелудочной железы, он решил поэкспериментировать. Целью такого опыта он ставил получение вещества железы, которое должно было понижать сахар в крови. Вместе с помощником, которого ему выделил его наставник, в 1921 году Бантинг наконец-то смог получить необходимое вещество. После введения его подопытной собаке с диабетом, умиравшей от последствий заболевания, животному стало существенно лучше. Дальше осталось только развивать достигнутые результаты.

Открытия не рождаются внезапно. Каждой разработке, до того, как о ней узнали СМИ, предшествует долгая и кропотливая работа. И прежде чем тесты и таблетки появятся в аптеке, а в лабораториях - новые методы диагностики, должно пройти время. За последние 30 лет число медицинских исследований увеличилось почти в 4 раза, и они входят в медицинскую практику.

Биохимический анализ крови у вас дома
Скоро биохимический анализ крови, как и тест на беременность, будет занимать пару минут. Нанобиотехнологи МФТИ уместили высокоточный анализ крови в обычную тест-полоску.

Биосенсорная система, основанная на использовании магнитных наночастиц, позволяет точно измерить концентрацию белковых молекул (маркеров, указывающих на развитие различных заболеваний) и максимально упростить процедуру биохимического анализа.

"Традиционно тесты, которые можно проводить не только в лаборатории, но и в полевых условиях, основаны на применении флуоресцентных или окрашенных меток, а результаты определяются "на глаз", либо с помощью видеокамеры. Мы же используем магнитные частицы, у которых есть преимущество: с их помощью можно проводить анализ, даже окунув тест-полоску в полностью непрозрачную жидкость, скажем, определять вещества прямо в цельной крови", - поясняет, Алексей Орлов, научный сотрудник ИОФ РАН и ведущий автор исследования.

Если привычный тест на беременность сообщает либо "да", либо "нет", то эта разработка позволяет точно определить концентрацию белка (то есть на какой стадии развития она находится).

"Численное измерение выполняют только электронным способом с помощью портативного прибора. Ситуации "то ли да, то ли нет" исключены", - утверждает Алексей Орлов. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Biosensors and Bioelectronics, система успешно зарекомендовала себя в диагностике рака предстательной железы, а по некоторым показателям даже превзошла "золотой стандарт" для определения ПСА - иммуноферментный анализ.

Когда тест появится в аптеках, разработчики пока умалчивают. Планируется, что биосенсор кроме прочего сможет проводить экологический мониторинг, анализ продуктов и лекарств, и все это - прямо на месте, без лишних приборов и затрат.

Обучаемые бионические конечности
Сегодняшние бионические руки по функционалу мало чем отличаются от настоящих - они могут шевелить пальцами и брать предметы, но все равно до "оригинала" еще далеко. Чтобы "синхронизировать" человека с машиной, ученые вживляют электроды в мозг, снимают электрические сигналы с мышц и нервов, но процесс трудоемкий и занимает несколько месяцев.

Команда GalvaniBionix, состоящая из студентов и аспирантов МФТИ, нашла способ облегчить обучение и сделать так, чтобы не человек подстраивался под робота, а конечность адаптировалась под человека. Написанная учеными программа с помощью специальных алгоритмов распознает "мышечные команды" каждого пациента.

"Большинство моих однокурсников, обладающих очень крутыми знаниями, уходят в решение финансовых проблем - идут работать в корпорации, создают мобильные приложения. Это не плохо и не хорошо, это просто по-другому. Мне лично хотелось сделать что-то глобальное, в конце концов, чтобы детям было, о чем рассказать. И на Физтехе я нашел единомышленников: все они из различных областей - физиологи, математики, программисты, инженеры - и мы нашли для себя такую задачу", - поделился личным мотивом Алексей Цыганов, член команды GalvaniBionix.

Диагностика рака по ДНК
В Новосибирске разработали сверхточную тест-систему для ранней диагностики рака. По словам научного сотрудника центра вирусологии и биотехнологии "Вектор" Виталия Кузнецова, его команде удалось создать некий онкомаркер - фермент, который по выделенной из слюны (крови или мочи) ДНК способен обнаружить рак на начальной стадии.

Сейчас аналогичный тест проводят путем анализа специфических белков, которые образует опухоль. Новосибирский подход предлагает смотреть модифицированные ДНК раковой клетки, которые появляются задолго до белков. Соответственно, диагностика позволяет обнаружить болезнь в начальной стадии.

Похожая система уже применяется за рубежом, однако в России она не сертифицирована. Ученым удалось "удешевить" имеющуюся технологию (1,5 рублей против 150 евро - 12 млн рублей). Сотрудники "Вектора" рассчитывают, что скоро их анализ войдет в обязательный список при диспансеризации.

Электронный нос
В Сибирском физико-техническом институте создали "электронный нос". Газоанализатор оценивает качество пищевой, косметической и медицинской продукции, а также способен диагностировать ряд заболеваний по выдыхаемому воздуху.

"Мы исследовали яблоки: контрольную часть положили в холодильник, а остальные оставили в помещении при комнатной температуре", - рассказывает создатель прибора Тимур Муксунов, инженер-исследователь лаборатории "Методы, системы и технологии безопасности" Сибирского физико-технического института.

"Через 12 часов при помощи установки удалось выявить, что вторая часть выделяет газы интенсивнее, чем контрольная. Сейчас на овощных базах прием продукции совершается по органолептическим показателям, а при помощи создаваемого устройства можно будет точнее определять срок годности продукции, что скажется на ее качестве", - сказал он. Муксунов возлагает надежды на программу поддержки стартапов - "нос" полностью готов к серийному производству и ждет финансирования.

Таблетка от депрессии
Ученые из совместно с коллегами из им. Н.Н. Ворожцова разработали новый препарат для лечения депрессии. Таблетка повышает концентрацию серотонина в крови, тем самым помогая справиться с хандрой.

Сейчас антидепрессант под рабочим названием ТС-2153 проходит доклинические испытания. Исследователи надеются, что "он успешно пройдет все остальные и поможет достичь прогресса в лечении целого ряда серьезных психопатологий", пишет"Интерфакс".

Инновации рождаются в научных лабораториях

На протяжении ряда лет сотрудники лаборатории эпигенетики развития ФИЦ "Института цитологии и генетики СО РАН" ведут работы по созданию Биобанка клеточных моделей заболеваний человека, который затем будет использоваться при создании препаратов для лечения наследственных нейродегенеративных и сердечнососудистых заболеваний.

Наночастицы: невидимые и влиятельные

Прибор, сконструированный в Институте химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН, помогает обнаружить наночастицы за несколько минут.- Есть работы российских, украинских, английских и американских исследователей, которые показывают, что в городах с высоким содержанием наночастиц отмечается повышенный уровень заболеваемости сердечными, онкологическими и легочными заболеваниями, - подчеркивает старший научный сотрудник ИХКГ СО РАН кандидат химических наук Сергей Николаевич Дубцов.

Новосибирские ученые разработали соединение, которое поможет в борьбе с опухолями

Исследователи Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН создают соединения-конструкторы на основе белка альбумина, способные эффективно достигать опухолей раковых больных - в будущем эти вещества могут стать основой для лекарств.

Сибирские ученые разработали протез клапана для детских сердец

Сотрудники Национального медицинского исследовательского центра имени академика Е. Н. Мешалкина создали новый тип биопротеза клапана для детской кардиохирургии. Он менее других подвержен кальцификации, что позволит сократить количество повторных оперативных вмешательств.

Сибирские ингибиторы препаратов против рака проходят доклинические испытания

Ученые Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, Новосибирского института органической химии им. Н. Н. Ворожцова СО РАН и ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» нашли эффективные белковые мишени для разработки препаратов против рака прямой кишки, легких и кишечника.

Институты СО РАН помогут ООО «СИБУР» разрабатывать биоразлагаемые пластики

На VI Международном форуме технологического развития и выставке "Технопром-2018" состоялось подписание соглашений о сотрудничестве между нефтехимической компанией ООО "СИБУР" и двумя новосибирскими научно-исследовательскими организациями: Новосибирским институтом органической химии им.

Прошедший год для науки был очень плодотворным. Особенного прогресса ученые достигли в сфере медицины. Человечество совершило удивительные открытия, научные прорывы и создало множество полезных медикаментов, которые непременно в скором времени окажутся в свободном доступе. Предлагаем ознакомиться с десяткой самых удивительных медицинских прорывов 2015 года, которые обязательно внесут серьезный вклад в развитие медицинских услуг в самое ближайшее время.

Открытие теиксобактина

В 2014 году Всемирная организация здравоохранения предупредила всех о том, что человечество вступает в так называемую постантибиотическую эру. И ведь, она оказалась правой. Наука и медицина аж с 1987 не производили, действительно, новых видов антибиотиков. Однако, болезни не стоят на месте. Каждый год появляются новые заразы, более устойчивые к существующим медикаментам. Это стало настоящей мировой проблемой. Тем не менее, в 2015 году ученые совершили открытие, которое, по их мнению, привнесет кардинальные перемены.

Ученые открыли новый класс антибиотиков из 25 противомикробных препаратов, включая очень важный, получивший название теиксобактин. Этот антибиотик уничтожает микробов, блокируя их способность производить новые клетки. Другими словами, микробы, под воздействием этого лекарства, не могут развиваться и вырабатывать со временем устойчивость к препарату. Теиксобактин, к настоящему моменту, доказал свою высокую эффективность в борьбе с резистентным золотистым стафилококком и несколькими бактериями, вызывающими туберкулез.

Лабораторные испытания теиксобактина проводились на мышах. Подавляющее большинство экспериментов показали эффективность препарата. Человеческие испытания должны начаться в 2017 году.

Медики вырастили новые голосовые связки

Одно из самых интересных и перспективных направлений в медицине является регенерация тканей. В 2015 году список воссозданных искусственным методом органов пополнился новым пунктом. Врачи из Висконсинского университета научились выращивать человеческие голосовые связки, фактически, из ничего.
Группа ученых под руководством доктора Натана Вельхэна биоинженерным способом создала ткань, способную имитировать работу слизистой оболочки голосовых связок, а именно, ту ткань, которая представляется двумя лепестками связок, которые вибрируя позволяют создавать человеческую речь. Клетки-доноры, из которых впоследствии были выращены новые связки, были взяты у пяти пациентов-добровольцев. В лабораторных условиях за две недели ученые вырастили необходимую ткань, после чего добавили ее к искусственному макету гортани.

Создаваемый полученными голосовыми связками звук, ученые описывают как металлический и сравнивают его со звуком роботизированного казу (игрушечный духовой музыкальный инструмент). Однако ученые уверены в том, что созданные ими голосовые связки в реальных условиях (то есть при имплантации в живой организм) будут звучать, почти, как настоящие.

В рамках одного из последних экспериментов на лабораторных мышах с привитым человеческим иммунитетом исследователи решили проверить, будет ли организм грызунов отторгать новую ткань. К счастью, этого не случилось. Доктор Вельхэм уверен, что ткань не будет отторгаться и человеческим организмом.

Лекарство от рака может помочь и пациентам с болезнью Паркинсона

Тисинга (или нилотиниб) является проверенным и одобренным лекарством, которое обычно используют для лечения людей с признаками лейкемии. Однако, новое исследование, проведенное медицинским центром Джорджтаунского университета, показывает, что лекарство Тасинга может являться очень сильным средством для контроля моторных симптомов у людей с болезнью Паркинсона, улучшая их моторные функции и контролируя немоторные симптомы этой болезни.

Фернандо Паган, один из докторов, проводивших данное исследование, считает, что нилотинибная терапия может являться первым в своем роде эффективным методом снижения деградации когнитивных и моторных функции у пациентов с нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Паркинсона.

Ученые в течение шести месяцев давали увеличенные дозы нилотиниба 12 пациентам-добровольцам. У всех 12 пациентов, прошедших данное испытание препарата до конца, наблюдалось улучшение моторных функций. У 10 из них отметили значительное улучшение.

Основной задачей данного исследования была проверка безопасности и безвредности нилотиниба на человеческий организм. Используемая доза препарата была гораздо меньше той дозы, которая обычно дается пациентам с лейкемией. Несмотря на то, что препарат показал свою эффективность, исследование все же проводилось на небольшой группе людей без привлечения контрольных групп. Поэтому перед тем, как Тасингу начнут использовать в качестве терапии болезни Паркинсона, придется провести еще несколько испытаний и научных исследований.

Первая в мире 3D-напечатанная грудная клетка

Последние несколько лет технология 3D-печати проникает во многие сферы, приводя к удивительным открытиям, разработкам и новым методам производства. В 2015 году доктора из университетского госпиталя Саламанка в Испании провели первую в мире операцию по замене поврежденной грудной клетки пациента на новый 3D-напечатанный протез.

Человек страдал редким видом саркомы, и у врачей не осталось другого выбора. Чтобы избежать распространение опухоли дальше по организму, специалисты удалили у человека почти всю грудину и заменили кости титановым имплантатом.

Как правило, имплантаты для крупных отделов скелета производят из самых разных материалов, которые со временем могут изнашиваться. Помимо этого, замена столь сложного сочленения костей, как кости грудины, которые, как правило, уникальны в каждом отдельном случае, потребовала от врачей провести тщательное сканирование грудины человека, чтобы разработать имплантат нужного размера.

В качестве материала для новой грудины было решено использовать титановый сплав. После проведения высокоточной трехмерной компьютерной томографии, ученые использовали принтер Arcam стоимостью 1,3 миллиона долларов и создали новую титановую грудную клетку. Операция по установке новой грудины пациенту прошла успешно, и человек уже прошел полный курс реабилитации.

Из клеток кожи в клетки мозга

Ученые из калифорнийского Института Солка в Ла-Холья посвятили ушедший год исследованиям человеческого мозга. Они разработали метод трансформирования клеток кожи в мозговые клетки и уже нашли несколько полезных сфер применения новой технологии.

Следует отметить, что ученые нашли способ превращения кожных клеток в старые мозговые клетки, что упрощает дальнейшее их использование, например, при исследованиях болезней Альцгеймера и Паркинсона и их взаимосвязи с эффектами, вызываемыми старением. Исторически сложилось, что для таких исследований применялись клетки мозга животных, однако, ученые, в этом случае, были ограничены в своих возможностях.

Относительно недавно, ученые смогли превратить стволовые клетки в клетки мозга, которые можно использовать для исследований. Однако, это довольно трудоемкий процесс, и на выходе получаются клетки, не способные имитировать работу мозга пожилого человека.

Как только, исследователи разработали способ искусственного создания клеток мозга, они направили свои усилия на создание нейронов, которые обладали бы возможностью производства серотонина. И хотя, полученные клетки обладают лишь крошечной долей возможностей работы человеческого мозга, они активно помогают ученым в исследованиях и поиске лекарств от таких болезней и расстройств, как аутизм, шизофрения и депрессия.

Противозачаточные таблетки для мужчин

Японские ученые из Научно-исследовательского института исследований микробных заболеваний в Осаке опубликовали новую научную работу, согласно которой в недалеком будущем мы сможем производить реально действующие противозачаточные таблетки для мужчин. В своей работе ученые описывают исследования препаратов «Такролимус» и «Цикслоспорин А».

Обычно, эти лекарства используются после проведения операций по трансплантации органов для подавления иммунной системы организма, чтобы та не отторгала новую ткань. Блокада происходит благодаря ингибированию производства энзима кальцинейрина, который содержит белки PPP3R2 и PPP3CC, обычно имеющиеся в мужском семени.

В своем исследовании на лабораторных мышах ученые обнаружили, что как только в организмах грызунов производится недостаточно белка PPP3CC, то их репродуктивные функции резко сокращаются. Это натолкнуло исследователей к выводу, что недостаточный объем этого белка может привести к стерильности. После более тщательного изучения специалисты заключили, что данный белок дает клеткам спермы гибкость и необходимые силу и энергию для проникновения через мембрану яйцеклетки.

Проверка на здоровых мышах только подтвердила их открытие. Всего пять дней применения препаратов «Такролимус» и «Цикслоспорин А» привело к полной бесплодности мышей. Однако, их репродуктивная функция полностью восстановилась всего через неделю после того, как им перестали давать эти препараты. Важно отметить, что кальцинейрин не является гормоном, поэтому применение препаратов никоим образом не снижает половое влечение и возбудимость организма.

Несмотря на многообещающие результаты, потребуется несколько лет для создания реальных мужских противозачаточных таблеток. Около 80 процентов исследований на мышах не применимы для человеческих случаев. Однако, ученые по-прежнему надеются на успех, так как эффективность препаратов была доказана. Кроме того, аналогичные препараты уже прошли человеческие клинические испытания и широко используются.

Печать ДНК

Технологии 3D-печати привели к появлению уникальной новой индустрии - печати и продаже ДНК. Правда, термин «печать» здесь скорее используется именно для коммерческих целей, и необязательно описывает то, что же в этой сфере происходит на самом деле.

Исполнительный директор компании Cambrian Genomics объясняет, что данный процесс лучше всего описывает фраза «проверка на ошибки», нежели «печать». Миллионы частей ДНК помещаются на крошечные металлические подложки и сканируются компьютером, который отбирает те цепи, которые в конечном итоге должны будут составлять всю последовательность ДНК-цепочки. После этого, лазером аккуратно вырезаются нужные связи и помещаются в новую цепочку, предварительно заказанную клиентом.

Такие компании, как Cambrian, считают, что в будущем люди смогут благодаря специальному компьютерному оборудованию и программному обеспечению создавать новые организмы просто для развлечения. Конечно же, такие предположения сразу же вызовут праведный гнев людей, сомневающихся в этической корректности и практической пользе данных исследований и возможностей, но рано или поздно, как бы мы этого хотели или не хотели, мы к этому придем.

Сейчас же ДНК-печать демонстрирует немногообещающий потенциал в медицинской сфере. Производители лекарств и исследовательские компании - вот, список первых клиентов таких компаний, как Cambrian.

Исследователи из Каролинского института в Швеции пошли еще дальше и начали создавать из ДНК-цепочек различные фигурки. ДНК-оригами, как они это называют, может на первый взгляд показаться обычным баловством, однако, практический потенциал использования у этой технологии тоже имеется. Например, его можно будет применять при доставке лекарственных средств в организм.

Наноботы в живом организме

В начале 2015 года сфера робототехники одержала большую победу, когда группа исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Диего объявила о том, что провела первые успешные тесты с применением наноботов, которые выполнили поставленную перед ними задачу, находясь внутри живого организма.

Живым организмом в данном случае выступали лабораторные мыши. После помещения наноботов внутрь животных микромашины направились к желудкам грызунов и доставили помещенный на них груз, в качестве которого выступали микроскопические частички золота. К концу процедуры ученые не отметили никаких повреждений внутренних органов мышей и, тем самым, подтвердили полезность, безопасность и эффективность наноботов.

Дальнейшие тесты показали, что доставленных наноботами частичек золота в желудках остается больше, чем тех, которые были просто введены туда с приемом пищи. Это натолкнуло ученых на мысль о том, что наноботы в будущем смогут гораздо эффективные доставлять нужные лекарства внутрь организма, чем при более традиционных методах их введения.

Моторная цепь крошечных роботов состоит из цинка. Когда она попадает в контакт с кислотно-щелочной средой организма, происходит химическая реакция, в результате которой производятся пузырьки водорода, которые и продвигают наноботов внутри. Спустя какое-то время, наноботы просто растворяются в кислотной среде желудка.

Несмотря на то, что данная технология разрабатывается уже почти десятилетие, только в 2015 году ученые смогли провести ее фактические тесты в живой среде, а не обычных чашках Петри, как делалось много раз до этого. В будущем наноботов можно будет использовать для определения и даже лечения различных болезней внутренних органов, путем воздействия нужными лекарствами на отдельные клетки.

Инъекционный мозговой наноимплантат

Группа ученых из Гарварда разработала имплантат, обещающий возможность лечения ряда нейродегенеративных расстройств, которые приводят к параличу. Имплантат представляет собой электронное устройство, состоящее из универсального каркаса (сетки), к которому в дальнейшем можно будет подсоединять различные наноустройства уже после введения его в мозг пациента. Благодаря имплантату, можно будет следить за нейронной активностью мозга, стимулировать работу определенных тканей, а также ускорять регенерацию нейронов.

Электронная сетка состоит из проводящих полимерных нитей, транзисторов или наноэлектродов, которые соединяют между собой пересечения. Почти вся площадь сетки состоит из отверстий, что позволяет живым клеткам образовывать новые соединения вокруг нее.

К началу 2016 года команда ученых из Гарварда, по-прежнему, проводит тесты безопасности использования подобного имплантата. Например, двум мышам имплантировали в мозг устройство, состоящее из 16 электрических компонентов. Устройства успешно используются для мониторинга и стимуляции определенных нейронов.

Искусственное производство тетрагидроканнабинола

Многие годы марихуана использовалась в медицине в качестве обезболивающего средства и в частности, для улучшения состояний больных раком и СПИДом. В медицине также активно используется и синтетический заменитель марихуаны, а точнее ее основного психоактивного компонента тетрагидроканнабинола (или THC).

Однако, биохимики из Технического университета Дортмунда объявили о создании нового вида дрожжевого грибка, производящего THC. Более того, по неопубликованным данным известно, что эти же ученые создали еще один вид дрожжевого грибка, который производит каннабидиол, другой психоактивный компонент марихуаны.

В марихуане содержится сразу несколько молекулярных соединений, которые интересуют исследователей. Поэтому, открытие эффективного искусственного способа создания этих компонентов в больших количествах могло бы принести медицине огромную пользу. Однако, метод обычного выращивания растений и последующая добыча необходимых молекулярных соединений является сейчас наиболее эффективным способом. Внутри 30 процентов сухой массы современных видов марихуаны может содержаться нужный компонент THC.

Несмотря на это, дортмундские ученые уверены, что смогут найти более эффективный и быстрый способ добычи THC в будущем. К настоящему моменту, созданный дрожжевой грибок повторно выращивается на молекулах такого же грибка, вместо предпочтительной альтернативы в виде простых сахаридов. Все это приводит к тому, что с каждой новой партией дрожжей уменьшается и количество свободного компонента THC.

В будущем, ученые обещают оптимизировать процесс, максимизировать производство THC и увеличить масштабы до индустриальных нужд, что, в конечном итоге, удовлетворит нужды медицинских исследований и европейских регуляторов, которые ищут новый способы производства тетрагидроканнабинола без выращивания самой марихуаны.