В российских школах появятся лаборатории-кубы для экспериментов с клетками и бактериями

ИТМО и «Пролаб» вместе будут разрабатывать и устанавливать портативные лаборатории-кубы в школах России. В них старшеклассники научатся работать с лабораторным оборудованием и смогут сами проводить эксперименты — их результаты помогут найти новые молекулы и материалы для разработки новых криопротекторов, регенеративной медицины, а также очистить окружающую среду от нефти и газа. Кубы уже функционируют в двух школах Екатеринбурга, еще один устанавливают в «Газпром школе Санкт-Петербург». На 2025 год уже запланировано введение в работу еще пяти лабораторий в Москве и Петербурге.

На базе научно-образовательного центра инфохимии ИТМО подписали соглашение о партнерстве ректор ИТМО Владимир Васильев и генеральный директор компании «Пролаб» Константин Горбенко: коллеги продолжат разрабатывать портативные мини-лаборатории и будут поставлять их в российские школы. Предприятие займется проектированием и обслуживанием лабораторий, а университет — обучением педагогов школ для проведения совместных научных исследований. В первую очередь проект предназначен для программ дополнительного образования. Планируется, что кубы появятся в большинстве регионов России: старшеклассники будут участвовать в проектах гражданской науки и собирать базы данных для химии и материаловедения с ориентиром на национальные проекты, направленные на достижение технологического суверенитета страны. 

«В проекте заинтересованы обе стороны. С одной стороны, нам интересно получать данные и использовать современные вычислительные методы для создания моделей машинного обучения, которые позволяют быстрее находить новые молекулы и объяснять поведение сложных систем. С другой — благодаря таким проектам школьники могут почувствовать вовлеченность в науку, получить представление о работе ученого и сделать осознанный выбор будущей профессии. Вместе мы создадим единую экосистему, которая объединяет данные для разных научных проектов в области инфохимии и новых материалов», — рассказала директор научно-образовательного центра инфохимии ИТМО Екатерина Скорб.

Куб — это портативная образовательная лаборатория для проведения бактериальных или клеточных экспериментов размером три на три метра. Помещение прозрачно со всех сторон и оборудовано камерами, которые транслируют работу на экраны, установленные по периметру куба. Лаборатория включает ламинарный бокс (лабораторный шкаф для работы с биологическими объектами в стерильных условиях), термостат, СО2-инкубатор, микроскоп, холодильник, микроволновую печь и другое оборудование — конкретный набор зависит от потребностей школы. Опционально в куб можно встроить роборуку, которая позволит автоматизировать эксперименты.

В лабораториях старшеклассники смогут работать над проектами Научно-образовательного центра инфохимии ИТМО и будут помогать собирать большие данные, в том числе для следующих проектов.

• Поиск и исследование новых криопротекторов. Школьники смогут проводить эксперименты и изучать, как происходит образование кристаллов льда в присутствии тех или иных молекул. Эти исследования помогут собрать базу данных для поиска новых молекул, с которой будут работать ученые ИТМО.
• Исследования в области медицины. Это проект по созданию защитных покрытий для реминерализации эмали зубов и разработка автоматизированной системы мониторинга роста и метаболической активности микроорганизмов в режиме реального времени. Система будет полезна в медицинской диагностике, при производстве ферментов и антибиотиков, а также позволит улучшить контроль за безопасностью пищевых продуктов.
• Исследование влияния наноструктур в полимерных, гибридных и биоразлагаемых материалах на рост клеток. В перспективе это позволит найти новые решения для регенеративной медицины.
• Нефтеперерабатывающая отрасль. Совместно с «Газпром школой Санкт-Петербург» ИТМО планирует запустить проект, нацеленный на восстановление окружающей среды от воздействия нефти и газа. Для этого школьники будут использовать молочнокислые бактерии и их консорциумы для изучения загрязненной воды и почвы.

«Подобные проекты для школьников в области химии и инфохимии в России — большая редкость. Важно не только предоставить оборудование, но и обучать сотрудников школ работать с ним, передавать опыт. Мы уверены, что связка из вуза, производственного предприятия и школ сильно повышает качество образовательного процесса, и надеемся, что наш проект станет долгосрочным и будет масштабироваться по всей России», — подчеркнул коммерческий директор компании «Пролаб» Дмитрий Киндер.

Впервые лабораторию-куб разработали ученые из ИТМО совместно с исследователями из Сибирского федерального университета, Фонда инфраструктурных и образовательных программ и компании «Пролаб» в 2023 году. В частности, в лаборатории химики ИТМО учатся программировать поведение мышечных клеток сердца с помощью биоразлагаемых полимерных изделий. Сегодня такие лаборатории могут появиться не только в университетах и научных институтах, но и в школах.