Школа молодых ученых

Разработка и реализация симуляционных тренингов по различным медицинским направлениям (первая помощь, кардиология, гастроэнтерология, пульмонология, хирургия, акушерство и гинекология, неврология).

Участники: 20-25 студентов 4-6 курсов («Лечебное дело»/"General medicine"), разделенных на 5 проектных команд

Продолжительность: 4 дня (3 дня работы над проектом + 1 день на защиту проектов)

Руководитель ШМУ: Рудой Александр Анатольевич

Это эффективный метод, использующий моделирование реальных ситуаций для практической подготовки медиков без риска для пациентов. Недостаток практических навыков, несоблюдение процедур и этических норм часто приводят к конфликтам в здравоохранении. Молодые специалисты должны быть готовы к командной работе, ответственности, адаптации и стрессу. Задача обучения – создать мультидисциплинарные тренинги, развивающие медицинские, коммуникативные навыки, умение принимать решения в стрессе, клиническое мышление и командное взаимодействие.

Примерные темы проектов (возможны корректировки):

1. Первая помощь. Отработка базовых навыков оказания первой помощи при неотложных состояниях: сердечно-легочная реанимация (СЛР), остановка кровотечений, помощь при травмах, обмороках, отравлениях и других критических ситуациях. Акцент на быстроте реакции, правильности действий и командной работе.

2. Кардиология. Симуляция неотложных кардиологических состояний: острый инфаркт миокарда, аритмии, сердечная недостаточность. Отработка навыков диагностики, интерпретации ЭКГ, проведения неотложных мероприятий и принятия решений в условиях ограниченного времени.

3. Гастроэнтерология. Моделирование распространенных гастроэнтерологических заболеваний: острый живот, желудочно-кишечные кровотечения, печеночная недостаточность. Отработка навыков сбора анамнеза, проведения осмотра, интерпретации результатов исследований и выбора тактики лечения.

4. Пульмонология. Симуляция неотложных пульмонологических состояний: острая дыхательная недостаточность, обострение бронхиальной астмы, пневмоторакс. Отработка навыков оценки дыхательной функции, проведения оксигенотерапии, искусственной вентиляции легких и принятия решений в критических ситуациях.

5. Хирургия. Моделирование хирургических вмешательств и неотложных состояний: аппендицит, перфорация язвы, травмы. Отработка навыков асептики и антисептики, хирургических манипуляций, принятия решений в операционной и послеоперационном периоде.

6. Акушерство и гинекология. Симуляция родов, акушерских осложнений, гинекологических неотложных состояний: кровотечения, преэклампсия, внематочная беременность. Отработка навыков ведения родов, оказания неотложной помощи, принятия решений в сложных ситуациях и коммуникации с пациенткой.

7. Неврология. Моделирование острых неврологических состояний: инсульт, эпилептический приступ, менингит. Отработка навыков неврологического осмотра, интерпретации результатов исследований, проведения неотложных мероприятий и принятия решений в условиях ограниченного времени.

Участники: школа ориентирована на студентов биологических, биомедицинских и биотехнологических направлений, стремящихся выйти за рамки теоретических курсов и получить опыт настоящего междисциплинарного исследования. Особенно она будет полезна будущим специалистам в области генетики, биоинформатики и молекулярной биологии.

Количество мест ограничено (15 человек)

Продолжительность ШМУ: 4 дня (3 дня работы над проектом + защита проектов)

Руководители ШМУ: Доминова Ирина Николаевна, Антипина Мария Игоревна

Почему один неверный шаг может изменить все?

Геном человека — это не просто последовательность нуклеотидов, а динамическая система, в которой даже единичная замена одного основания (однонуклеотидный полиморфизм, SNP) может оказывать каскадное влияние на молекулярные, клеточные и фенотипические уровни организации. Эта замена – результат эволюционной «лотереи», в котором природа «делает ставку» на ту или иную аллельную комбинацию. В одних случаях ставка оказывается нейтральной или даже эволюционно выгодной; в других – приводит к серьёзным нарушениям гомеостаза.

«Генетическая рулетка» – это интенсивная научно-образовательная программа, посвящённая изучению механизмов генетической изменчивости и её функциональных последствий. Мы рассматриваем мутацию не как абстрактную категорию, а как конкретное событие, поддающееся экспериментальному и вычислительному анализу. Участники школы пройдут полный цикл современного молекулярно-генетического исследования – от выделения ДНК до структурно-функциональной интерпретации мутантного белка.

Ключевые этапы программы:

• Лабораторный практикум по молекулярной генетике

Вы самостоятельно выделите геномную ДНК и проведёте количественную ПЦР в реальном времени для детекции конкретных SNP. Это не демонстрационный эксперимент – вы будете анализировать реальные образцы и интерпретировать полученные данные в контексте функциональных последствий.

• Структурно-функциональный анализ мутаций

С использованием биоинформатических ресурсов (UniProt, AlphaFold DB) и программ визуализации (PyMOL) вы оцените, как замена одного аминокислотного остатка влияет на третичную структуру белка, его стабильность, лиганд-связывающие свойства и каталитическую активность.

• Биоинформатический анализ

Вы научитесь работать с профессиональным софтом, который используют ученые по всему миру:

UGENE и JalView – для выравнивания аминокислотных последовательностей и поиска ключевых участков.

PyMol – для визуализации и анализа 3D-структур белков, чтобы проанализировать, где и как происходит поломка.

Итог вашего участия:

По завершении школы вы не только поймёте, как генетические вариации транслируются в фенотипические проявления, но и приобретёте практические навыки, позволяющие самостоятельно проектировать и реализовывать исследования на стыке «мокрой» и «сухой» биологии – от лабораторной работы до компьютерной модели.

Готовы раскрутить барабан генетической рулетки и узнать свою ставку?

Лекции и мастер-классы; встречи с индустриальными партнерами; работа над проектами по направлениям «Синтез фармацевтических субстанций» и «Поиск биологически активных соединений в растительных объектах», интерпретация и представление полученных результатов.

Участники: 12 студентов 2-3 курсов, разделенных на 2  проектные команды

Продолжительность: 4 дня (3 дня работы над проектом + 1 день на защиту проектов)

День Синтеза. Участники знакомятся с методами органического синтеза, в том числе с синтетическими маршрутами для получения выбранных соединений. Участники проектов будет ставить свой органический синтез, включая подбор реагентов, методов и условий реакции.

День Физико-химического анализа. Анализ полученных соединений. Мастер-классе по ИК спектроскопии. Под руководством кураторов проектных групп участники проводят эксперименты на ранее синтезированных соединениях. Проводится интерпретация результатов анализа полученных органических соединений.

День Биологической активности. Введение в биологические испытания: исследуются основные методы оценки активности (антибактериальная, противовирусная, противоопухолевая активность). Каждая проектная группа проводит биологические испытания на своих соединениях. 

Решение кейс-заданий, связанных с биотехнологиями в переработке кородревесных отходов и созданию умных материалов на основе микроводорослей.

Участники: 20 студентов 3-4 курса бакалавриата и 4-5 курса специалитета направлений биология, биотехнология, химия

Продолжительность: 4 дня (3 дня работы над проектом + 1 день на защиту проектов)

Руководители ШМУ: Дышлюк Любовь Сергеевна и Куликова Юлия Владимировна

Биотехнологии объединяют самые различные отрасли экономики. Большой потенциал биотехнологии имеют в биоэнергетике и переработке отходов — именно на эти направления будет сфокусировано внимание участников БиоТеха.

Примерные темы проектов (возможны корректировки):

Кейс «Биотехнологии на основе микроводорослей: от клетки к умному материалу» (Создание замкнутого цикла культивирования, переработки и применения микроводорослей с получением биопластиков, функциональных покрытий и агробиопрепаратов)

Кейс предлагает участникам спроектировать и экспериментально апробировать элементы комплексной биотехнологической цепочки, превращающей одноклеточные микроводоросли и цианобактерии в высокоценные продукты и умные материалы. Командам предстоит активность по извлечению и модификации биополимеров из клеток микроводорослей, созданию инновационных материалов с заданными свойствами. Ключевой результат – не только демонстрация отдельных методик, но и их интеграция в единую логическую схему, подкрепленную количественными оценками эффективности на каждом этапе. Этот кейс развивает навыки практической биотехнологии и системного анализа, необходимые для работы в области «зелёной» биотехнологии.

Ключевые вопросы и задачи для команд:

• Как эффективно отделить биомассу от культуральной жидкости с минимальными энергозатратами? Как оценить эффективность флокуляции?

• Какие методы визуализации применить для характеристики состояния клеток и их внеклеточных структур?

• Как выделить и очистить ценные фракции из биомассы и культуральной жидкости?

• Как охарактеризовать полученные продукты?

• Как создать композитный материал (пластырь, губка, плёнка) на основе биополимеров водорослей с иммобилизованными в нём живыми клетками или активными экстрактами?

• Как протестировать полученные материалы в прикладном контексте (например, влияние продуктов деградации микроводорослей или экстрактов на всхожесть семян растений)?
  
  

Кейс «Биорефайнинг кородревесных отходов» (Комплексная переработки кородревесных отходов с получением высокоценных продуктов, сорбентов и материалов для рекультивации)

Кейс «Биорефайнинг кородревесных отходов» бросит вызов участникам, предложив им спроектировать безотходную систему переработки одного из самых сложных видов целлюлозных  отходов. Вместо простой утилизации командам предстоит создать каскадную технологическую цепочку: от извлечения высокоценных химикатов и биопродуктов с помощью биотехнологических методов до конверсии оставшегося матрикса в полезные сорбенты и материалы для рекультивации земель. Ключевой результат — не просто схема, а комплексная оценка эффективности, объединяющая технологические, экономические и экологические параметры. Этот кейс развивает системное мышление, необходимое для современных специалистов в области циркулярной биоэкономики.

Ключевые вопросы и задачи для команд:

• Анализ и фракционирование: Как наиболее эффективно разделить сложный гетерогенный субстрат на компоненты (лигнин, целлюлоза, экстрактивные вещества, минеральная часть)?

• Биотехнологический блок: Какую стратегию ферментативного/микробного гидролиза выбрать для получения сахаров из целлюлозно-гемицеллюлозной фракции? Какой конечный продукт (этанол, молочная кислота, биопластик) будет наиболее экономически и экологически целесообразен?

• Химико-технологический блок: Как модифицировать оставшийся лигнино-минеральный остаток для создания сорбентов для очистки воды (например, от тяжелых металлов) или структурообразующих материалов для рекультивации нарушенных земель (борьба с эрозией)?

Освоение методов экологических исследований и подготовка проекта в рамках одного из 6 направлений: климатический мониторинг, геоботаника, микропластик, биофлуоресценция, динамика береговой зоны, морское пространственное планирование.

Участники: 24 студента 1-2 курсов бакалавриата (базовое образование по направлениям биология, геоэкология, география), разделенных на 6 проектных команд

Продолжительность: 4 дня (3 дня работы над проектом + 1 день на защиту проектов)

Примерные темы проектов (возможны корректировки):

1. Климатический мониторинг. Участники научатся измерять концентрацию парниковых газов, в т.ч. углекислого газа и метана, а также рассчитывать потоки этих газов. В рамках направления участники смогут освоить методику отбора проб воздуха и воды, поработать со специализированным оборудованием в лаборатории, а также узнать об ограничениях методов и проблемах расчёта потоков.

2. Геоботаника как инструмент климатического мониторинга. Участники узнают основные виды-индификаторы болотных экосистем, научатся делать геоботаническое описание и узнают, как происходит картирование растительного покрова для целей мониторинга эмиссии парниковых газов. Узнают, как использовать метод GEST в климатическом мониторинге. Во время полевых выездов на карбоновый полигон “Росянка” (торфяник Виттгирренский) участникам расскажут об инструментах восстановления болотной экосистемы и сокращения эмиссии парниковых газов. 

3. Микропластик. Участники смогут познакомиться с разными методами, применяемыми для сбора пластика и микропластика на песчаном пляже (OSPAR, метод рамок, метод граблей, просеивание). В лабораторных условиях участники смогут обработать собранный материал и сравнить эффективность использованных методик. 

4. Биофлуоресценция (диагностика фитопланктона). Одним из методов диагностики физиологического состояния фитопланктона является регистрация активной флуоресценции хлорофилла «а».   Участники смогут проанализировать работу фотосинтетического аппарата фитопланктона по параметрам активной флуоресценции. Интерпретация результатов будет проводиться путём сопоставления фактической и потенциально возможной эффективности фотосинтеза фитопланктона.

5. Динамика береговой зоны. Механическое воздействие на песчаные склоны дюн активирует цепочки морфодинамических процессов, в конечном итоге приводя к подвижности песков и их миграции. Участникам будет предложено выполнить экспериментальные спуски с дискретными отборами проб песка и выполнить измерения сдвига. В лабораторных условиях будет выполнено исследование влажности проб, а также выявление закономерностей в изменениях, вызванных механическим антропогенным воздействием.

6. Морское пространственное планирование. Морское пространственное планирование — это организация пространства, основа для будущей деятельности, как экономической, так и природоохранной. Участники попробуют увязать интересы морской экономики с интересами сохранения природы для будущих поколений. Научатся находить и достоверно оценивать информацию, наносить ее на карту, расставлять приоритеты и улаживать конфликты.

Получение практических компетенций, позволяющих освоить современное оборудование, применяемое при подготовке материалов для изготовления аккумуляторов химических источников тока (ХИТ). Расширение химические и технологические знания и навыки.

Участники: 16-20 студентов 1-4 курсов, разделенных на 4 проектных команд

Продолжительность: 4 дня (3 дня работы над проектом + 1 день на защиту проектов)

Руководители ШМУ: Масютин Яков Андреевич, Ван Елена Юрьевна

Школа направлена на получение практических компетенций, позволяющих освоить современное оборудование, применяемое при подготовке материалов для изготовления аккумуляторов химических источников тока (ХИТ). Расширить химические и технологические знания и навыки.

Примерные темы проектов (возможны корректировки):

1. Li-ion Material Test. Влияние условий и режима измельчения на распределение углеродных частиц для анодных материалов. Будут исследованы различные углеродные материалы, как стандартные на основе графита, так и синтезированные наноуглеродные материалы. Будут подобраны условия режимов измельчения для различных объемов углеродного сырья, а именно ручное измельчение в агатовой ступке и механическое с помощью шаровой мельницы. Следующим этапом планируется изучение размеров полученных частиц и исследование их распределения.

2. Li-ion Size Test. Тестирование структуры и размера зерен приготовленной шихты для получения аккумуляторов монетного типа при помощи бинокулярного микроскопа и лазерного анализатора размера частиц. При решении данной проектной задачи будут получены пульпы различного состава на основе водного и неводного связующего, после чего они будут нанесены на металлическую фольгу и высушены в вакуумной печи. В результате сушки будет получен твердый продукт – шихта, который будет проанализирован по заданным свойствам – структура и размер зерен.

3. Li-ion Stand Test. Стендовые испытания собранных аккумуляторов монетного типа в условиях, создаваемых с помощью климатической камеры тепло-холод-влажность. При решении данной проектной задачи будут исследованы собранные в лаборатории ХИТ ВШЖС БФУ им. И.Канта аккумуляторы литий-ионных батарей монетного типа в условиях различных температур и относительной влажности в климатической камере, моделирующей данные параметры в диапазоне от -70 °C до +150 °C и 10-98 % соответственно. Далее данные аккумуляторы анализируются в режиме реального времени с помощью лабораторного тестера TMAX-5V 520 mA на основные показатели электрохимической эффективности.

4. Li-ion Stat Test. Статистический анализ кривых заряда-разряда собранных аккумуляторов монетного типа. При решении данной проектной задачи будут использованы экспериментальные данные, полученные при первичном анализе собранных ячеек (напряжении разомкнутой цепи (НРЦ), удельная емкость) и на стендах тестирования хим. источников тока Neware CT-4080T-5V 50mA-164, (построенные кривые заряда-разряда, НРЦ, кулоновская эффективность между различными циклами, необратимая емкость анодного материала, необратимая емкость катодного материала, средне разрядное напряжение).