Актуальные технологии: Вакансии компании Актуальные технологии

Содержание

Технический семинар «Актуальные технологии: IP в ТВ»

Технический семинар «Актуальные технологии: IP в ТВ»


17 июня Корпорация DNK проводит технический семинар «Актуальные технологии: IP в ТВ». Мероприятие пройдет в телевизионной студии ВГИК по адресу ул. Вильгельма Пика, дом 3. Приглашены представители ведущих мировых вендоров отрасли – Axon, Evertz, Cinegy, Grass Valley, Imagine Communications, Newtek, SAM, Sony, Tektronix.

Вход свободный. Для регистрации на семинар достаточно прислать свои контактные данные на адрес: [email protected]

Регистрация открыта до 15 июня. Для прохода на семинар при себе необходимо иметь паспорт.


Программа семинара

Организаторы: Корпорация DNK и ВГИК им. Герасимова

17 июня, 9.00-19.00.

9.00-9.30 Регистрация. Приветственный кофе

9.30-10.15 «Тенденции IP in TV».

Докладчик: Алексей Пискунов, ведущий инженер Корпорации DNK

10.15-11.00 «Концепция дата-центра в телевизионном вещании».
Докладчик: Григорий Арзамасцев, инженер технического сопровождения продаж Grass Valley a Belden Brand.

11.15-12.00 «Состояние индустрии: IP в прямом эфире — готовы ли вы к прайм-тайм?». Докладчик: Ян Эвлинс (Jan Eveleens), CEO AXON.

12.15-13.00 «SDI must DIE». Докладчик: Игорь Петров, региональный менеджер в компании Cinegy GmbH.

13.15-14.00 «Открытые стандарты для IP-экосистемы». Докладчик: Александр Клауснитцер (Alexander Clausnitzer), компания Imagine Communications

14.15-14.45 Кофе-брейк

14.45-15.30 «IP-производство от Newtek – NDI вместо SDI». Докладчик: Золтан Матула (Zoltan Matula), компания Newtek

15.45 — 16.30 «Система Sony NXL-IP55». Докладчик: Сергей Бобнев, менеджер по маркетингу компании Sony

16.30-17.15 «Теория, причины и реализованные проекты на Video over IP (SDVN). Отличие и взаимодействие стандартов SMPTE 2022-6, NMI, ASPEN, TR3-4». Докладчик: Роман Фадеев, компания Evertz

17.30-18.15 «IP/SDI-платформа Prism». Докладчик: Андрей Ресенчук, компания Tektronix

18.30-19.00 «Решения SAM IP-Edge и ICE SDC – IP-вещание из облака». Докладчики: Сергей Архипцев, Дмитрий Лукьянов, компания Snell Advanced Media

19.00 -20.00 Фуршет.

Ждем вас на семинаре!


Назад в раздел

Цифровой офис будущего: актуальные технологии и перспективы развития

Как обеспечить связность процессов в организации и провести цифровую трансформацию, используя ориентированные на потребителя инструменты и технологии.

Сегодня внедрение цифрового рабочего пространства стало актуальным для многих компаний, потому что оно позволяет обеспечить связность процессов в организации и осуществлять цифровую трансформацию, используя ориентированные на потребителя стили и технологии. Компания Digital Design, разработчик одного из ведущих решений в этом направлении Digital Workplace (ЦРП, Цифровое рабочее пространство), реализовала ряд проектов по внедрению платформы в компаниях и организациях разного масштаба деятельности.

В этой статье эксперты компании поделятся своими наблюдениями о том, какие технологии сегодня наиболее востребованы на рынке, а за какими – будущее!

Современное цифровое решение должно включать комплекс технологических решений и инструментов, при этом каждый инструмент представляет отдельную технологическую функциональную единицу, выполняющую определенную задачу или автоматизирующую целый бизнес-процесс. Объединение их в единый портал позволяет сформировать синергию коммуникаций и операционных функций сотрудников, а также обеспечить связность процессов.

Для чего же компаниям нужна реализация стратегии Digital Workplace? Стратегия направлена на увеличение выручки, получение конкурентного преимущества, повышение эффективности бизнес-процессов и производительности сотрудников, ускорение принятия управленческих решений. При формировании единой точки доступа к разнородным ресурсам сотрудникам проще переключаться на разные задачи, будет формироваться систематическая база хранения данных, и сам процесс коммуникации обмена знаниями и взаимодействия сотрудников станет намного проще.

Решение объединяет передовые цифровые технологии в удобный и единый пользовательский интерфейс с единой приоритизацией, поиском, обеспечивает связность всех процессов и предоставляет дополнительные инструменты обработки данных для повышения эффективности деятельности. А за счет персонализации контента сотрудники имеют доступ только к нужным данным.


Эффективность достигается за счет интеграции со всеми системами компании и синергии передовых цифровых технологий. При проектировании подобных систем мы придерживаемся наиболее перспективных технологий (табл.1).

Облачный офис (Cloud Office)

Решение предоставляет комплексный набор наиболее широко используемых инструментов личной продуктивности, горизонтального сотрудничества и коммуникации на основе технологий Cloud Office, в том числе обмен мгновенными сообщениями и файлами, аудио- и видеоконференции, инструменты совместной онлайн-работы над документами, подключение технологий ML для работы с документами.

Приложение для корпоративных социальных сетей (Enterprise Social Networking Applications)

Корпоративные приложения социальных сетей облегчают, фиксируют и организуют открытые коммуникации – это могут быть новостные ленты, календарь мероприятий и событий, сообщества по интересам с возможностью совместной групповой работы или самоорганизующаяся экспертная база знаний

Онлайн-мероприятия и решения для проведения встреч (Virtual events & Meeting Solutions)

В 2020 году стали особенно востребованными инструменты для совместной работы в режиме реального времени: чаты, встречи, совместное редактирование.

 

Системы признания и награждения сотрудников (Employee Recognition and Reward Systems)

В новой цифровой среде эти технологии важны для формирования рейтинга сотрудников на основе разных показателей, в том числе KPI или показателей активности, а также для проведения опросов и тестирования работников, формирования отчетов.

 

Совместная работа (Collaborative Work Management)

 

В новой цифровой среде эти технологии важны для формирования рейтинга сотрудников на основе разных показателей, в том числе KPI или показателей активности, а также для проведения опросов и тестирования работников, формирования отчетов.

Взаимодействие для выполнения совместных задач (Workstream Collaboration)

Это инструменты эффективного взаимодействия команды, интегрированные в инфраструктуру социальной сети.

 

Обратная связь (Voice of the Employee)

Решение обеспечивает инструменты для сбора обратной связи – это позволяет постоянно ориентироваться на нужды, проблемы и потребности сотрудников.

Разработчики-любители (Citizen Developers)

Демократизация технологий и повышение гибкости бизнеса за счет инструмента, позволяющего сотрудникам использовать среду разработки для реализации бизнес-логики в рамках формирования задач на основе технологии BPM, например, для управления потоками согласования документов.

Службы интеграции (Content Integration Services)

Эти технологии обеспечивают единую точку доступа, общие функции и согласованное управление рассредоточенными и отключенными репозиториями контента.

Чат-боты (Chatbots)

 

Помощник в поиске нужной информации в рамках интранет-портала с возможностью тонкой персонализированной настройки для бизнес-домена.

Технологии адаптации персонала (Digital Adoption Solutions)

Технологии адаптации персонала к текущим цифровым решениям и средствам.

 

Интеллектуальная обработка данных (Citizen Data Science)

Позволяет пользователям извлекать из данных расширенные аналитические сведения без необходимости в обширных знаниях в области науки о данных.

Глубинный анализ данных (Insight Engines)

Предоставляет интеллектуальный анализ документов и связанных с ними транзакций.

 

Таблица 1. Перспективные технологии

Необходимо непрерывное развитие и совершенствование решения, чтобы отвечать всем современным потребностям бизнеса. По версии Gartner, самыми перспективными направлениями будут следующие (табл.2).

Рабочий стол как сервис (Desktop as a Service) –

Сервисное предложение, которое предоставляет пользователям доступ к виртуализированному рабочему столу по запросу из удаленно размещенного местоположения.

Виртуальные ассистенты (Virtual Assistants)

 

Помогают пользователям с набором задач, которые ранее выполнялись только людьми. VA используют семантическое и глубокое обучение для помощи людям или автоматизации задач.

Роботизация технологического процесса (Robotic Process Automation)

Интеллектуальная технология исключения операций, не подлежащих исполнению человеком, через скриптовый слой в интеграционных сервисах.

Мониторинг реального пользователя в цифровой среде (Digital Experience Monitoring).

Внедрение отдельного приложения для сбора данных по пользовательской активности

Аналитика рабочих мест (Workplace Analytics)

 

 

Информация, полученная путем анализа контекстных данных из приложений, конечных устройств, процессов и сетей для улучшения использования/внедрения технологий, вовлеченности сотрудников, взаимодействия с пользователем, производительности системы и поведения, которые способствуют сотрудничеству и производительности.

Применение данных (Data Literacy)

 

Способность читать, записывать и передавать данные в контексте, с пониманием источников и конструкций данных, применяемых аналитических методов и техник.

Таблица 2. Перспективные направления

Мы развиваем платформу Digital Workplace, основываясь на этих технологиях и потребностях заказчиков. Ключевой момент внедрения цифрового рабочего места – построение решения на базе модульности – позволит быстро и эффективно собрать нужный комплекс инструментов для конкретной организации и персонализировать их под каждого пользователя. Благодаря этому принципу и большому выбору готовых модулей решение актуально как для крупнейших компаний страны с развитой сетью филиалов, так и небольших компаний, которые хотят быстро закрыть небольшой круг задач при помощи автоматизации.

Новости технологий — актуальные технологические новости России и мира

Решение Федеральной службы по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор) от 27 ноября 2020 г. ЭЛ № ФС 77-79546

Учредитель: АО «Бизнес Ньюс Медиа»

И. о. главного редактора: Казьмина Ирина Сергеевна

Рекламно-информационное приложение к газете «Ведомости». Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор) за номером ПИ № ФС 77 – 77720 от 17 января 2020 г.

Любое использование материалов допускается только при соблюдении правил перепечатки и при наличии гиперссылки на vedomosti.ru

Новости, аналитика, прогнозы и другие материалы, представленные на данном сайте, не являются офертой или рекомендацией к покупке или продаже каких-либо активов.

Сайт использует IP адреса, cookie и данные геолокации Пользователей сайта, условия использования содержатся в Политике по защите персональных данных

Все права защищены © АО Бизнес Ньюс Медиа, 1999—2021

Любое использование материалов допускается только при соблюдении правил перепечатки и при наличии гиперссылки на vedomosti. ru

Новости, аналитика, прогнозы и другие материалы, представленные на данном сайте, не являются офертой или рекомендацией к покупке или продаже каких-либо активов.

Все права защищены © АО Бизнес Ньюс Медиа, 1999—2021

Решение Федеральной службы по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор) от 27 ноября 2020 г. ЭЛ № ФС 77-79546

Учредитель: АО «Бизнес Ньюс Медиа»

И.о. главного редактора: Казьмина Ирина Сергеевна

Рекламно-информационное приложение к газете «Ведомости». Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор) за номером ПИ № ФС 77 – 77720 от 17 января 2020 г.

Сайт использует IP адреса, cookie и данные геолокации Пользователей сайта, условия использования содержатся в Политике по защите персональных данных

Актуальные технологии Shure для телевещания

В октябре Корпорация DNK провела очередной семинар цикла «Актуальные технологии». Он был посвящен новинкам оборудования и программного обеспечения рынка телевещания. 

Мероприятие впервые прошло в штаб-квартире Корпорации DNK. Участие в семинаре приняли компании: Avid, Aviwest, Blackmagic Design, Canon, Cinegy, ETC, Grass Valley, Haivision, Harmonic, Ikegami, Lupo, Newtek, Panasonic, RM Distribution, Rosco, Sony, TVU Networks, Vizrt, A&T Trade, «Пролэнд», «СТРИМ Лабс».

В выставочной зоне были организованы стенды компаний-участниц, на которых демонстрировалось новейшее оборудование: решения, которые позволяют передавать видеопоток без потери качества в режиме реального времени через Интернет; различные модели профессиональных видеокамер; студийное освещение; репортерские микрофоны и комплекты для ТЖК; решения для продакшена.

Компания A&T Trade выступила техническим партнером мероприятия, предоставив высококлассное оборудование Shure для звукового сопровождения докладов. Специалисты компании  A&T Trade познакомили гостей мероприятия с решениями Shure для вещания.

Были освещены преимущества решений Shure для ТЖК, репортерских и накамерных микрофонов Shure VP серии, гарнитур серии BRH для записи репортажей, как в условиях студии, так и за ее пределами, решений для мобильной журналистики, интегрирующихся с мобильными девайсами на базе операционных систем Android и IOS серии Motiv.

В конце презентации были освещены более сложные и интересные решения для продакшена: системы персонального мониторинга PSM1000, топовые цифровые радиосистемы ULXD и Axient, ультра прочные петличные микрофоны серии TwinPlex. 

Ключевые особенности петличных микрофонов TwinPlex: 

  • Всенаправленный гидрозащищенный конденсаторный капсюль 
  • Натуральное звучание и широкий частотный диапазон 
  • Самые низкие в своём классе собственные шумы
  • Двойное резервирование заземления для долговечности
  • Ультратонкие кабели под покраску диаметром 1.1 мм или 1. 6 мм
  • Четыре варианта цветов
  • Наличие моделей с регулируемым под детскую голову оголовьем
  • Наличие модели, прекрасно снимающей звук, находясь под одеждой 

Ключевые особенности серии систем ULXD: 

  • Прочная металлическая конструкция
  • Множество форм-факторов передатчиков: ручные, гуснэки, бодипаки, граничного слоя
  • Возможность заказать передатчики типов гуснэк и граничного слоя в белом цвете
  • До 63 систем в одном диапазоне в режиме High Density
  • Шифрование по протоколу AES-256
  • Поддержка Dante в системах на 2 и 4 канала 

Ключевые особенности непревзойденной системы Axient:

  • Широкий частотный диапазон 166 МГц 
  • Плоская АЧХ (20 Гц – 20 кГц)
  • Ультранизкая задержка – 2 мс в стандартном режиме
  • Протокол Dante + AES67 и выходы AES3 (2 и 4 канала) – 48/96 кГц.
  • Шифрование AES-256
  • Возможность передачи сигнала на двух разных частотах (наличие специального передатчика ADX2FD)
  • Управление передатчиками через точку доступа ShowLink
  • Наличие влагозащищенных миниатюрных бодипаков со встроенной антенной ADX1M
  • Работа в режиме повышенной плотности High Density
  • Возможность работы с 4-мя разнесенными антеннами для увеличения площади покрытия 

Специалисты компании A&T Trade помогут вам в пресейле ваших проектов по вышеуказанному оборудованию, выдадут оборудование на тестирование , при необходимости презентуют заказчику.

Узнать цены на продукцию и получить ответы на интересующие вас вопросы вы можете у вашего персонального менеджера.

Gepard Telecom | Интернет, интерактивное телевидение, СМС авторизация Wi-Fi

Наши партнёры

АО Тандер

Мы закрываем самые важные потребности россиян простым и доступным способом через семью предложений «Магнит»

magnit-info. ru

Таксопарк «КАПИТАН»

Подключение водителей к Яндекс.Такси на выгодных условиях. On-line подключение в течении часа, комиссия 5%.

kapitan.pro

SMS-агент

Сервис отправки SMS-уведомлений. Прямые подключения к операторам сотовой связи.

sms-agent.ru

Приглашаем к сотрудничеству

Приглашаем партнёров которые имеют желание работать и зарабатывать в нашу команду.
Для того, что бы стать представителем Вы можете заполнить форму «обратной связи» или позвонить по телефону указанному в контактах. Мы уверены, что сможем найти общий язык с Вами.
Мы делаем всё, чтобы упростить зарабатывание Вами денег. Качественное оборудование, новейшие технологии, обучение и консультации.

Контакты

Электронная почта:
[email protected]

Обратная связь

* Для отправки формы необходимо заполнить все поля!

Реквизиты Управляющей Компании, юр. ответственного лица, 000 ПБИП «Гепард Телеком». 350018, г. Краснодар, Восточная, дом 18. ИНН 2312260199, КПП 231201001, ОГРН 1172375033632. ООО «Гепард Телеком» оператор персональных данных приказом РосКомНадзора. Хранение персональных данных пользователей осуществляется на серверах находящихся на территории Российской Федерации. Лицензии: на услуги связи по передаче данных № 156577. Телематические услуги связи № 156578. Оборудование для создания WIFI точки доступа сертифицировано на территории РФ и имеет мощность не более 20 дБ.

Топ-9 новых технологических тенденций на 2022 год

Современные технологии развиваются быстрыми темпами, обеспечивая более быстрые изменения и прогресс, вызывая ускорение темпов изменений. Однако развиваются не только технологические тренды и новые технологии, в этом году из-за вспышки COVID-19 изменилось гораздо больше, и ИТ-специалисты осознали, что их роль в бесконтактном мире завтра не останется прежней. И ИТ-специалист в 2021-22 годах будет постоянно учиться, разучиваться и переучиваться (по необходимости, если не по желанию).

Программа последипломного образования в области искусственного интеллекта и машинного обучения
в партнерстве с Университетом ПердьюИзучить курс

Что это значит для вас? Это означает быть в курсе новых технологий и новейших технологических тенденций. И это означает, что нужно смотреть в будущее, чтобы знать, какие навыки вам понадобятся, чтобы завтра получить безопасную работу, и даже узнать, как этого добиться. Все кланяется всемирной пандемии, большая часть мирового ИТ-населения сидит, сложа руки, работая дома. И если вы хотите максимально использовать свое время дома, вот 9 основных новых технологических тенденций, за которыми вам следует следить и попробовать в 2022 году, и, возможно, получить одно из рабочих мест, которые будут созданы этими новыми технологическими тенденциями. , в том числе:

  1. Искусственный интеллект и машинное обучение
  2. Роботизированная автоматизация технологических процессов (RPA)
  3. Пограничные вычисления
  4. Квантовые вычисления
  5. Виртуальная реальность и дополненная реальность
  6. Блокчейн
  7. Интернет вещей (IoT)
  8. 5G
  9. Кибербезопасность

1.Искусственный интеллект (ИИ) и машинное обучение

Искусственный интеллект

, или ИИ, уже получил много шума за последнее десятилетие, но он продолжает оставаться одной из новых технологических тенденций, поскольку его заметное влияние на то, как мы живем, работаем и играем, находится только на ранних стадиях. ИИ уже известен своим превосходством в распознавании изображений и речи, навигационных приложениях, личных помощниках для смартфонов, приложениях для совместного использования и многом другом.

Бесплатный курс: Введение в ИИ
Изучите основные концепции ИИ и ключевые навыки для обучения FREEStart

Помимо этого ИИ будет использоваться в дальнейшем для анализа взаимодействий, чтобы определить основные связи и идеи, чтобы помочь прогнозировать спрос на такие услуги, как больницы, позволяющие властям принимать более эффективные решения об использовании ресурсов и обнаруживать меняющиеся модели поведения клиентов, анализируя данные практически в реальном времени, увеличивая доходы и улучшая персонализированный опыт.

К 2025 году рынок искусственного интеллекта вырастет до 190 миллиардов долларов США, а глобальные расходы на когнитивные системы и системы искусственного интеллекта превысят 57 миллиардов долларов США в 2022 году. Поскольку ИИ расправит свои крылья по секторам, будут созданы новые рабочие места в сфере разработки, программирования, тестирования, поддержки и техническое обслуживание, и это лишь некоторые из них. С другой стороны, ИИ также предлагает одни из самых высоких зарплат на сегодняшний день: от более 1 25 000 долларов в год (инженер по машинному обучению) до 145 000 долларов в год (архитектор ИИ), что делает его главной новой технологической тенденцией, на которую вы должны обратить внимание!

Машинное обучение, подмножество ИИ, также внедряется во всех отраслях промышленности, создавая огромный спрос на квалифицированных специалистов. Forrester прогнозирует, что ИИ, машинное обучение и автоматизация создадут 9 процентов новых рабочих мест в США к 2025 году, включая специалистов по мониторингу роботов, специалистов по данным, специалистов по автоматизации и кураторов контента, что делает это еще одной новой технологической тенденцией, о которой вы тоже должны помнить!

Овладение искусственным интеллектом и машинным обучением поможет вам получить такие рабочие места, как:

  • Ученый-исследователь ИИ
  • Инженер ИИ
  • Инженер по машинному обучению
  • Архитектор ИИ

2.Роботизированная автоматизация процессов (RPA)

Подобно ИИ и машинному обучению, роботизированная автоматизация процессов или RPA — это еще одна технология, автоматизирующая рабочие места. RPA — это использование программного обеспечения для автоматизации бизнес-процессов, таких как интерпретация приложений, обработка транзакций, работа с данными и даже ответы на электронные письма. RPA автоматизирует повторяющиеся задачи, которые раньше выполнялись людьми.

Хотя, по оценкам Forrester Research, автоматизация RPA поставит под угрозу средства к существованию 230 или более миллионов работников умственного труда, или примерно 9 процентов рабочей силы в мире, RPA также создает новые рабочие места, одновременно изменяя существующие рабочие места.McKinsey считает, что менее 5 % профессий могут быть полностью автоматизированы, но около 60 % могут быть автоматизированы частично.

Для вас как ИТ-специалиста, смотрящего в будущее и пытающегося понять последние технологические тенденции, RPA предлагает множество карьерных возможностей, включая разработчиков, менеджеров проектов, бизнес-аналитиков, архитекторов решений и консультантов. И эти работы хорошо оплачиваются. Разработчик RPA может зарабатывать более 534 000 фунтов стерлингов в год, что делает его следующей технологической тенденцией, за которой нужно следить!

Освоение RPA поможет вам получить высокооплачиваемую работу, например:
  • Разработчик RPA
  • Аналитик RPA
  • Архитектор РПА
Бесплатный курс: Введение в RPA
Приблизьтесь к роли своей мечты с помощью БЕСПЛАТНОГО курсаНачать обучение

3.

Пограничные вычисления

Облачные вычисления, ранее являвшиеся новой технологической тенденцией, стали мейнстримом, и на рынке доминируют такие крупные игроки, как AWS (Amazon Web Services), Microsoft Azure и Google Cloud Platform. Внедрение облачных вычислений все еще растет, поскольку все больше и больше компаний переходят на облачные решения. Но это уже не новая технологическая тенденция. Край есть.

Поскольку количество данных, с которыми имеют дело организации, продолжает расти, они осознали недостатки облачных вычислений в некоторых ситуациях.Пограничные вычисления предназначены для решения некоторых из этих проблем, чтобы обойти задержку, вызванную облачными вычислениями, и передать данные в центр обработки данных для обработки. Он может существовать «на грани», если хотите, ближе к тому месту, где должны происходить вычисления. По этой причине граничные вычисления можно использовать для обработки срочных данных в удаленных местах с ограниченным или отсутствующим подключением к централизованному местоположению. В таких ситуациях граничные вычисления могут действовать как мини-центры обработки данных.

Пограничные вычисления будут расширяться по мере роста использования устройств Интернета вещей (IoT).Ожидается, что к 2022 году мировой рынок периферийных вычислений достигнет 6,72 миллиарда долларов. И эта новая технологическая тенденция предназначена только для роста и не меньше, создавая различные рабочие места, в первую очередь для инженеров-программистов.

Следование облачным вычислениям (включая периферийные вычисления нового поколения и квантовые вычисления) поможет вам получить потрясающую работу, например:

  • Инженер по надежности облачных вычислений
  • Инженер по облачной инфраструктуре
  • Архитектор облачных вычислений и архитектор безопасности
  • Облачный инженер DevOps

4.Квантовые вычисления

Следующей замечательной технологической тенденцией являются квантовые вычисления, представляющие собой форму вычислений, использующую преимущества квантовых явлений, таких как суперпозиция и квантовая запутанность. Эта удивительная технологическая тенденция также участвует в предотвращении распространения коронавируса и разработке потенциальных вакцин благодаря своей способности легко запрашивать, отслеживать, анализировать и действовать на основе данных независимо от источника. Еще одна область, в которой квантовые вычисления находят применение, — банковское дело и финансы, для управления кредитным риском, для высокочастотной торговли и обнаружения мошенничества.

Квантовые компьютеры теперь во много раз быстрее, чем обычные компьютеры, и такие крупные бренды, как Splunk, Honeywell, Microsoft, AWS, Google и многие другие, сейчас участвуют в создании инноваций в области квантовых вычислений. Прогнозируется, что к 2029 году доходы мирового рынка квантовых вычислений превысят 2,5 миллиарда долларов. И чтобы добиться успеха в этой новой трендовой технологии, вам необходимо иметь опыт работы с квантовой механикой, линейной алгеброй, вероятностью, теорией информации и машинным обучением.

5.

Виртуальная реальность и дополненная реальность

Следующее исключительное технологическое направление — виртуальная реальность (VR), дополненная реальность (AR) и расширенная реальность (ER). VR погружает пользователя в среду, в то время как AR улучшает их среду. Хотя эта технологическая тенденция до сих пор использовалась в основном для игр, она также использовалась для обучения, как, например, VirtualShip, программное обеспечение для моделирования, используемое для обучения капитанов кораблей ВМС, армии и береговой охраны США.

В 2022 году мы можем ожидать, что эти формы технологий будут и дальше интегрироваться в нашу жизнь.Обычно работая в тандеме с некоторыми другими новыми технологиями, которые мы упомянули в этом списке, AR и VR имеют огромный потенциал в обучении, развлечениях, образовании, маркетинге и даже реабилитации после травм. Любой из них можно использовать для обучения врачей проведению операций, предоставления посетителям музеев более глубокого опыта, улучшения тематических парков или даже улучшения маркетинга, как в случае с автобусной остановкой Pepsi Max.

Забавный факт: в 2019 году было продано 14 миллионов устройств дополненной и виртуальной реальности. Ожидается, что мировой рынок дополненной и виртуальной реальности вырастет до 209 долларов.2 миллиарда к 2022 году, что только создает больше возможностей в трендовых технологиях и приветствует больше профессионалов, готовых к этой революционной области.

В то время как некоторые работодатели могут рассматривать оптику как набор навыков, обратите внимание, что для начала работы в виртуальной реальности не требуется много специальных знаний — базовые навыки программирования и дальновидное мышление могут помочь найти работу; еще одна причина, по которой эта новая технологическая тенденция должна быть в вашем списке наблюдателей!

6. Блокчейн

Хотя большинство людей думают о технологии блокчейна в связи с криптовалютами, такими как биткойн, блокчейн предлагает безопасность, которая полезна во многих других отношениях.Проще говоря, блокчейн можно описать как данные, которые вы можете только добавлять, а не отнимать или изменять. Отсюда и термин «цепочка», потому что вы создаете цепочку данных. Невозможность изменить предыдущие блоки делает его таким безопасным. Кроме того, блокчейны основаны на консенсусе, поэтому ни один объект не может контролировать данные. С блокчейном вам не нужна доверенная третья сторона для контроля или проверки транзакций.

Несколько отраслей используют и внедряют блокчейн, и по мере роста использования технологии блокчейна растет и спрос на квалифицированных специалистов.С высоты птичьего полета разработчик блокчейна специализируется на разработке и внедрении архитектуры и решений с использованием технологии блокчейна. Средняя годовая зарплата разработчика блокчейна составляет 469 тысяч фунтов стерлингов.

Если вы заинтригованы блокчейном и его приложениями и хотите сделать карьеру в этой трендовой технологии, то сейчас самое время начать. Чтобы попасть в Blockchain, вам необходимо иметь практический опыт работы с языками программирования, основами OOPS, плоскими и реляционными базами данных, структурами данных, разработкой веб-приложений и сетями.

БЕСПЛАТНЫЙ курс: Blockchain Developer
Изучите основы блокчейна с помощью БЕСПЛАТНОГО курсаЗарегистрируйтесь сейчас
Освоение блокчейна может помочь вам масштабироваться в различных областях и отраслях:
  • Аналитик рисков
  • Технический архитектор
  • Менеджер сообщества Crypto
  • Инженер по фронтенду

7. Интернет вещей (IoT)

Еще одна многообещающая новая технологическая тенденция — Интернет вещей. Сейчас многие «вещи» строятся с подключением к WiFi, что означает, что они могут быть подключены к Интернету и друг к другу.Отсюда и Интернет вещей, или IoT. Интернет вещей — это будущее, и он уже позволяет устройствам, бытовой технике, автомобилям и многим другим устройствам подключаться и обмениваться данными через Интернет.

Как потребители, мы уже используем Интернет вещей и извлекаем из него выгоду. Мы можем дистанционно запирать двери, если забываем об этом, уходя на работу, и разогревать духовки по пути домой с работы, одновременно отслеживая свою физическую форму на наших Fitbits. Тем не менее, бизнес также может многое выиграть сейчас и в ближайшем будущем.Интернет вещей может повысить безопасность, эффективность и принятие решений для предприятий по мере сбора и анализа данных. Он может обеспечить профилактическое обслуживание, ускорить оказание медицинской помощи, улучшить обслуживание клиентов и предложить преимущества, о которых мы даже не догадывались.

И мы находимся только на начальных этапах этой новой технологической тенденции: прогнозы предполагают, что к 2030 году около 50 миллиардов этих IoT-устройств будут использоваться по всему миру, создавая огромную сеть взаимосвязанных устройств, охватывающую все, от смартфонов до кухонной техники. .Прогнозируется, что глобальные расходы на Интернет вещей (IoT) достигнут 1,1 триллиона долларов США в 2022 году. Ожидается, что новые технологии, такие как 5G, будут стимулировать рост рынка в ближайшие годы.

И если вы хотите прикоснуться к этой трендовой технологии, вам нужно будет узнать об информационной безопасности, основах искусственного интеллекта и машинного обучения, сетях, аппаратном интерфейсе, анализе данных, автоматизации, понимании встроенных систем, а также иметь знания об устройстве и дизайне. .

БЕСПЛАТНЫЙ курс «Введение в IoT»
«Освойте основы IoT» Начните обучение

8.5G

Следующей технологической тенденцией, следующей за IoT, является 5G. Там, где технологии 3G и 4G позволили нам выходить в Интернет, использовать сервисы, управляемые данными, увеличить пропускную способность для потоковой передачи на Spotify или YouTube и многое другое, ожидается, что услуги 5G произведут революцию в нашей жизни. предоставляя услуги, основанные на передовых технологиях, таких как AR и VR, наряду с облачными игровыми сервисами, такими как Google Stadia, NVidia GeForce Now и многими другими. Ожидается, что он будет использоваться на заводах, в HD-камерах, которые помогут повысить безопасность и управление дорожным движением, в управлении интеллектуальными сетями, а также в умной розничной торговле.

Почти все телекоммуникационные компании, такие как Verizon, Tmobile, Apple, Nokia Corp, QualComm, сейчас работают над созданием приложений 5G. К 2024 году сети 5G охватят 40 % земного шара, обрабатывая 25 % всех данных мобильного трафика, что делает эту новую технологическую тенденцию, на которую вы должны обратить внимание, а также сэкономить место.

9. Кибербезопасность

Кибербезопасность может показаться не новой технологией, учитывая, что она существует уже некоторое время, но она развивается так же, как и другие технологии.Отчасти это связано с тем, что угрозы постоянно появляются. Злонамеренные хакеры, пытающиеся незаконно получить доступ к данным, не собираются сдаваться в ближайшее время и будут продолжать находить способы обойти даже самые жесткие меры безопасности. Отчасти это также связано с тем, что новые технологии адаптируются для повышения безопасности. Пока у нас есть хакеры, кибербезопасность будет оставаться популярной технологией, потому что она будет постоянно развиваться для защиты от этих хакеров.

 Доказательством сильной потребности в специалистах по кибербезопасности является то, что количество вакансий в области кибербезопасности растет в три раза быстрее, чем в других технических областях.По данным Gartner, к 2025 году 60 % организаций будут использовать риск кибербезопасности в качестве основного фактора, определяющего проведение транзакций и деловых операций с третьими лицами.

Обратите внимание, что какой бы сложной ни была эта область, она также предлагает прибыльные шестизначные доходы, а роли могут варьироваться от 

  • Этический хакер
  • Аналитик вредоносных программ
  • Инженер службы безопасности 
  • Начальник службы безопасности

предлагает многообещающий карьерный путь для тех, кто хочет освоить эту вечно развивающуюся технологию и придерживаться ее.

9 новых технологических тенденций и 1 решение, позволяющее им преуспеть

Хотя технологии появляются и развиваются вокруг нас, эти 9 технологических тенденций предлагают многообещающий карьерный потенциал сейчас и в обозримом будущем. И большинство из этих трендовых технологий приветствуют квалифицированных специалистов, а это значит, что настало время выбрать одну из них, пройти обучение и присоединиться к этим трендовым технологиям на ранних этапах, что обеспечит вам успех сейчас и в будущем.

Безопасность | Стеклянная дверь

Пожалуйста, подождите, пока мы проверим, что вы реальный человек. Ваш контент появится в ближайшее время. Если вы продолжаете видеть это сообщение, отправьте электронное письмо чтобы сообщить нам, что у вас возникли проблемы.

Veuillez терпеливейший кулон Que Nous vérifions Que Vous êtes une personne réelle. Votre contenu s’affichera bientôt. Si vous continuez à voir ce сообщение, связаться с нами по адресу Pour nous faire part du problème.

Bitte warten Sie, während wir überprüfen, dass Sie wirklich ein Mensch sind.Ихр Inhalt wird в Kürze angezeigt. Wenn Sie weiterhin diese Meldung erhalten, Информировать Sie uns darüber bitte по электронной почте и .

Эвен Гедульд А.У.Б. terwijl мы verifiëren u een человек согнуты. Uw содержание wordt бинненкорт вергегевен. Als u dit bericht blijft zien, stuur dan een электронная почта naar om ons te informeren по поводу ваших проблем.

Espera mientras verificamos Que eres una persona real. Tu contenido se sostrará кратко. Si continúas recibiendo este mensaje, информация о проблемах enviando электронная коррекция .

Espera mientras verificamos Que eres una persona real. Tu contenido aparecerá en краткий Si continúas viendo este mensaje, envía un correo electronico a пункт informarnos Que Tienes Problemas.

Aguarde enquanto confirmamos que você é uma pessoa de verdade. Сеу контеудо será exibido em breve. Caso continue recebendo esta mensagem, envie um e-mail para Para Nos Informar Sobre O Problema.

Attendi mentre verificiamo che sei una persona reale.Il tuo contenuto verra кратко визуализировать. Se continui a visualizzare questo message, invia удалить все сообщения по электронной почте indirizzo для информирования о проблеме.

Пожалуйста, включите Cookies и перезагрузите страницу.

Этот процесс выполняется автоматически. Вскоре ваш браузер перенаправит вас на запрошенный вами контент.

Подождите до 5 секунд…

Перенаправление…

Код: CF-102/6ca905f85f80359b

Текущие технологии · Power Techniques Inc

РЕШЕНИЯ ПО КАЧЕСТВУ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ


 

Недостаточно просто подавать энергию.Компания Thomas & Betts Power Solutions делает этот дополнительный шаг, чтобы предоставить интеллектуальные, сложные системы обеспечения качества электроэнергии, которые обеспечивают бесперебойную работу вашей критически важной среды. Подробнее об инновационных решениях, которые мы предлагаем, см. ниже.

Центр обработки данных

В этой критически важной отрасли потребность в стабильном питании имеет первостепенное значение. Потеря одной записи данных может означать безвозвратную потерю бизнеса — продукты Cyberex предоставляют вам решения по обеспечению качества электроэнергии

Промышленный ИБП

В суровых условиях морской нефтяной платформы продукты Cyberex® решают задачу обеспечения чистой и надежной электроэнергией для промышленности, правительства и сферы услуг. Разработав стандарты мирового уровня в силовом оборудовании, продукты Cyberex стали лидерами в области систем бесперебойного питания, разработанных по индивидуальному заказу.

Индивидуальные решения

Торговая марка Cyberex является отраслевым лидером в области проектирования и разработки специализированных критически важных систем, обеспечивающих безотказную работу и непрерывность бизнеса. Узнайте больше о специальных предложениях Cyberex, таких как ИК-порт и SuperSwitch GT

.

Подразделение CURRENT TECHNOLOGY компании Thomas & Betts|ABB UL 1449, 3-е издание, внесено в список и помечено.Система аварийной защиты CAPS™ Премиальная защита от перенапряжений и фильтрация Селеновый гибрид Select2™ с защитой TOV, TransGuard™, «расширениями панели управления электронного класса» и высокопроизводительной соединительной системой HPI™.

Устройства защиты от перенапряжений (SPD)

Current Technology® предлагают усовершенствованную систему контроля качества электроэнергии с удаленным доступом через Modbus и Ethernet. Функция мониторинга помогает пользователю выявлять и количественно оценивать критические проблемы с качеством электроэнергии за долю стоимости автономных систем мониторинга качества электроэнергии.

Оптимальная линейка УЗИП Current Technology обеспечивает истинные данные испытаний одиночных и повторяющихся импульсов, которые полностью соответствуют техническим спецификациям, в отличие от расчетных значений для данных одиночных и повторяющихся импульсов, которые предоставляют УЗИП конкурентов.

Дополнительные функции включают в себя:
  • Underwriters Laboratories (UL) Перечислены: УЗИП типа 1 в соответствии с UL1449, 4-е издание
  • Меньшая занимаемая площадь: занимает меньше места и снижает стоимость доставки
  • Эксклюзивный барьер разъединителя: блоки со встроенным разъединителем стандартно поставляются с защитным барьером, который блокирует доступ к разъединителю со стороны линии
  • Расширенный стандартный мониторинг базы: трехцветные светодиоды указывают на оставшуюся защиту
  • УЗИП
  • Current Technology также соответствуют требованиям, установленным статьей 708 недавно введенного Национального электротехнического кодекса (NEC) «Критическая операционная энергосистема» (COPS), которая требует, чтобы УЗИП устанавливались на каждом уровне напряжения внутри объекта, а также требованиям Underwriters Laboratories. Требования UL96A для систем молниезащиты

 

 

границ | Трехмерная культура клеток сердца: критический обзор современных технологий и приложений

Необходимость в большем количестве моделей тканеподобных клеточных культур

Стандартная культура клеток с использованием прикрепленных клеток на многолуночных пластиковых планшетах, чашках и колбах является эффективным методом для размножения клеточных линий, биопродукции и проверки клеток в определенных условиях.Однако, как только ожидается, что культивируемые клетки будут реагировать на лекарства, токсины или сигнальные модификаторы, такие как in vivo , клеточная культура на плоских поверхностях, т.е. двумерная (2D) культура, оказывается несовершенной или явно вводящей в заблуждение. 1–4). Клетки в интактной ткани встроены в белки внеклеточного матрикса (ECM) и подвергаются множеству биохимических, механических, электрических и других типов стимулов, которые приводят к соответствующим реакциям и точным изменениям в экспрессии генов. В сердце клетки подвергаются циклической деформации, демонстрируют быстрые переходные процессы кальция и электрические сигналы или испытывают напряжение сдвига из-за кровотока (1). Чтобы максимально сохранить органотипическую функциональность, прямым подходом является использование полностью дифференцированных клеток, непосредственно выделенных из живой ткани, так как считается, что они находятся в нативном состоянии (2). Модели животных, эксплантированные сердца, а позже и свежевыделенные первичные клетки использовались для оценки различных параметров физиологии и электрофизиологии клеток сердца более века, что значительно расширило наши знания об основных механизмах работы сердца (5–7). .Модели крупных животных, такие как мини-свиньи или козы, также по-прежнему необходимы, поскольку они обеспечивают необходимые анатомические структуры для изучения хирургических вмешательств и наблюдения in situ клинически значимых патофизиологических изменений сердца и сосудов, таких как реакция на перегрузку давлением, миокардит или атеросклероз. и инфаркты (3). Однако модели на животных относительно дороги, требуют опытного персонала, длительного содержания, строгого контроля качества и этических соображений (4).Кроме того, существуют различия между сердцем человека и животных, и эти различия могут стать более выраженными и ограничивающими при патологических состояниях (8). По этим причинам было бы выгодно иметь доступ к скрининговым моделям миокарда in vitro, которые позволяют изучать долгосрочные эффекты лекарств, факторов окружающей среды и генных мутаций, предпочтительно на генетическом фоне человека.

Из-за упомянутых выше ограничений классических моделей были разработаны трехмерные (3D) системы культивирования, которые пытаются восстановить условия in vivo в какой-либо многоклеточной микроткани (МТ) с дополнительными, естественными и без них. или синтетические биоматериалы, также называемые каркасами.Исторически 3D-культуры впервые систематически использовались для тестирования лекарств в биологии рака, что частично объясняется тем фактом, что клеточные агрегаты с гипоксическим ядром имеют много общего с аваскулярными солидными опухолями (9). Неоднократно обнаруживалось, что только 3D-технологии с использованием совместных культур способны имитировать ключевые аспекты фенотипической и клеточной гетерогенности, а также микроокружающие аспекты роста опухоли (10). В области сердечно-сосудистых заболеваний современные системы трехмерных моделей клеточных культур, которые используются для тестирования лекарств и токсикологических приложений, в основном делятся на две основные категории: они содержат A.каркасная матрица, как правило, гидрогель, который смешивается с клетками и заполняется ими и образует полосу или форму песочных часов, сокращающуюся МТ между местами прикрепления, также называемую инженерной тканью сердца (EHT) (рис. 1) (5), или B. более мелкие клеточные агрегаты (сфероиды), образующиеся путем самосборки без каркасных белков в виде висящих капель или в многолуночных планшетах с неадгезивной поверхностью (рис. 2). За последние пару лет было опубликовано все больше исследований, в которых сфероиды без каркаса сердца используются для тестирования на наркотики и токсикологии (6, 7), и часто используется смесь или совместное культивирование нескольких типов клеток, таких как первичные или индуцированные человеком плюрипотентные кардиомиоциты, полученные из стволовых клеток (hiPSC-CM), фибробласты, стволовые клетки и эндотелиальные клетки (19–23). Кроме того, вокруг живых компонентов таких модельных систем были разработаны микрожидкостные системы, микромодели и микрофизиологические платформы, включая различные датчики, насосы и перфузию (24). Большие форматы тканей, такие как многослойные клеточные листы, рецеллюляризированные сердца или большие пластыри из биоматериала, обычно слишком дороги и медленны в производстве для целей скрининга лекарств и вместо этого разрабатываются для регенеративной медицины (25). В последнее время в литературе все чаще используется термин «органоид».Однако этот термин не следует использовать для каждой трехмерной клеточной культуры, поскольку он подразумевает, по крайней мере, согласно исходному определению, самоорганизацию стволовых клеток, которая приводит к дифференцированным органотипическим структурам и функциям (26). В области сердечно-сосудистой системы самоорганизация in vitro наблюдалась в сосудистых сетях (27), но для клеток сердечной мышцы она в основном ограничивается самосборкой кластеров путем агрегации, выравнивания, согласованных сокращений и некоторой степени клеточного взаимодействия. созревание, в то время как фактическое эмбриональное развитие васкуляризованного органа с камерами, работающей насосной функцией и системой проводимости в настоящее время невозможно воспроизвести in vitro .

Рисунок 1 . Обзор различных типов EHT. Перепечатано с разрешения Weinberger et al. (11). (A) Плоская ЭГТ на стержнях с липучкой (5), (B) изготовление кольцевых ЭГТ (12), (C) мини-ЭГТ на основе фибрина на полидиметилсилоксановых (ПДМС) штативах (13 ), (D) микроткани сердца (CMT) на флуоресцентных столбиках (14), (E) кардиопучки на каркасе PDMS (15), (F) микросердечная мышца (16), (G) сердечные биопровода (17), (H) сердечный пластырь (18).

Рисунок 2 . Обзор различных методов производства сфероидов. (A) Висячие капли (InSphero, GravityPlus), (B) U-образный многолуночный планшет с неадгезивным покрытием (Greiner bio-one, Cellstar), (C) вид внутри U-образного лунка на 2-й день культивирования, (D) Сфероид, приготовленный в висячей капле в течение 3 дней, был перенесен в неклейкий многолуночный планшет для дальнейшего культивирования (InSphero, GravityTrap), (E) Силиконовая микроформа ( 3D чашки Петри, микроткани. com) для изготовления агарозного слепка для 81 сфероида, (F) Сердечные сфероиды находятся внутри трехмерного слепка чашки Петри, погруженного в среду через 4 дня после посева клеточного раствора, (G) Небольшие сердечные сфероиды формируются через 3 дня после посева в многолуночный планшет с микроструктурой и 12 × 750 микролунками (Kugelmeiers, Sphericalplate 5D). Все фото автора.

Клеточные компоненты трехмерной культуры сердца и моделей заболеваний

Доступность дифференцированных клеток для исследований является проблемой в области кардиологии, поскольку постнатальные кардиомиоциты млекопитающих не пролиферируют, а первичные клетки человека недоступны в значительных количествах (28).Использование первичных желудочковых кардиомиоцитов взрослых животных или пациентов не рекомендуется для 3D-культивирования, поскольку эти палочковидные клетки плохо интегрируются в сферические агрегаты, и многие клетки становятся некротическими, если они остаются плавающими в течение более длительного времени (собственное наблюдение). К счастью, разработка hiPSC-CM помогла решить эту проблему и способствовала исследованиям кардиомиоцитов человека и 3D-моделей сердечно-сосудистой системы, даже несмотря на то, что доступные в настоящее время hiPSC-CMs относительно несовершенны (28–30).Кроме того, клеточная популяция не совсем однородна, так как потенциалы действия желудочкового типа, узловые и предсердные обнаруживаются при анализе отдельных клеток с использованием электрофизиологических методов (29). Кроме того, существует гетерогенность в экспрессии цитоскелета и саркомерных белков, таких как камерно-специфические легкие цепи миозина или тропонины, и наблюдаются различные степени структурной организации саркомерных белков (30, 31). Еще одна практическая проблема, с которой сталкиваются современные протоколы, — непостоянная эффективность процесса дифференцировки и вариации от партии к партии, которые приводят к исходным вариациям, когда клетки одного и того же пациента неоднократно перепрограммируются (11, 32).Неполное созревание клеток может снизить предсказательную силу модельной системы, учитывая, что сердечно-сосудистые заболевания преимущественно возникают у пожилых людей, хотя этот недостаток не ограничивается hiPSC-CMs (33, 34). Несколько стратегий, в частности с 3D-культурами, использовались для ускорения созревания культивируемых hiPSC-CM, таких как новые методы перепрограммирования iPSC, изменение источников энергии в специализированных средах, поиск идеального временного окна развития для экспериментов, а также электрическое и механическое обучение. ЭГЦ (35–38).

Благодаря технологии hiPSC-CM появилась возможность использования клеточных линий пациентов со специфическими для заболевания фенотипами и известными мутациями на генетическом фоне человека, а также с полным знанием истории болезни пациента. Это захватывающая перспектива, поскольку она может открыть новые возможности в персонализированной медицине и генной терапии in vitro (39, 40). Точно так же технология hiPSC-CM использовалась для моделирования ряда наследственных заболеваний сердца, среди которых мышечная дистрофия Дюшенна, болезнь Фабри, болезнь Данона, семейная гипертрофическая кардиомиопатия и другие (41).Многие из этих клеточных линий hiPSC общедоступны в банках стволовых клеток для использования в различных модельных системах, включая подходы к 3D-культивированию (42). Гипотеза о том, что 3D-культуральные модели могут обеспечивать тканеподобные признаки, была подтверждена использованием hiPSC-CMs с специфическим для заболевания генотипом в EHT-модели: Сократительный дефицит hiPSC-CMs с укорочением саркомерного белка тайтина не был виден в 2D культивированные кардиомиоциты, но стали очевидными в EHT, работающих против эластичного сопротивления PDMS или силиконовых столбиков (39).Что касается моделей заболеваний, приложения в области кардиоонкологии побудили нашу лабораторию исследовать различные системы моделей кардиомиоцитов от первичных кардиомиоцитов взрослых крыс до монослоев и сердечных сфероидов, изготовленных из hiPSC-CM, а также изучать связанные с терапией рака изменения сократительной способности и обработки кальция. (40, 43–45). Другие кардиомиопатии, которые были смоделированы в 3D-культурах, включают сердечный фиброз (46), гипертрофию (47), болезнь Шагаса (48), мерцательную аритмию (49), кардиотоксическую терапию рака и другие токсины (19, 20, 22, 44, 50). ).

Методы производства

В области сердечно-сосудистых заболеваний был разработан ряд различных типов трехмерных моделей культур и методов производства (таблица 1). Наиболее простой формой 3D-культуры является многоклеточный агрегат, поскольку он возникает путем самосборки плавающих клеток на поверхностях с низким прикреплением (также называемый методом наложения жидкости). Такую суспензионную культуру можно приготовить недорогими способами, например, используя стерильную чашку с тонким слоем агарозы. Спонтанное образование этого типа многоклеточных агрегатов уже наблюдалось во время ранней изоляции кардиомиоцитов от плода или новорожденных животных (57).Многие поставщики продуктов для культивирования клеток изготавливают варианты многолуночных планшетов с U-образным дном со специальным покрытием для сверхнизкого прикрепления, что приводит к самосборке сфероидов (рис. 2B,C), или специальные форматы для массового производства небольших агрегаты (рис. 2G). Точно так же мягкие силиконовые формы можно использовать для изготовления агарозных слепков с множеством небольших лунок для производства микротканей (рис. 2E, F). Техника висячей капли позволила получить однородные микроткани надежным способом (44, 55), и были разработаны сложные системы с висячими каплями как часть микрожидкостных систем, включая перфузию и датчики (56).В целом, преимуществом сфероида как 3D-культуры клеток является возможность использования полуавтоматических методов для получения сфероидов с использованием робота-пипетировщика для заполнения многолуночных планшетов, замены среды, обработки лекарствами и, наконец, анализа образцов с высоким содержанием. читатели. Преимущества и недостатки сфероидной культуры по сравнению с моделями EHT перечислены в таблице 2. Модель EHT была задумана в 90-х годах для целей тканевой инженерии (5). Вскоре он также был использован для тестирования лекарств и моделей заболеваний с возможностью измерения силы сокращения либо непосредственно, либо путем отклонения силиконовых полюсов, а также переходных процессов кальция и электрических сигналов (13, 32, 61).Были разработаны варианты модели ЭГТ, объединяющие отливку гидрогеля, обычно содержащего компоненты фибрина/тромбина и/или коллагена и матригеля, с добавлением либо первичных кардиомиоцитов новорожденных грызунов, либо клеток, полученных из стволовых клеток, как одиночных, так и ко- культур и различных геометрий и вариантов анализа (рис. 1). Эластичные силиконовые штифты изгибаются при сокращениях и позволяют тканям сокращаться ауксотонически и выполнять сократительную работу, что является физиологической формой сердечного сокращения (11).Меньшие форматы были разработаны для медикаментозного лечения и оптимизации протоколов созревания (38, 41), а большие форматы подходят для регенеративной терапии (11).

Таблица 1 . Обзор технологий трехмерных культур сердечно-сосудистых заболеваний.

Таблица 2 . Сравнение преимуществ и недостатков моделей на основе каркасов и кардиальных сфероидов.

Сосудистые Модели in vitro улучшились в последние годы с появлением микрофлюидных систем, и есть надежда, что эти системы могут частично заменить эксперименты на животных, которые были распространены в этой области исследований (62).Текущие модели сосудов in vitro применяют различные методы формования, биопечать и комбинации этих технологий для производства микрососудов на платформах «орган-на-чипе» (51–53, 59). Проблема снабжения кислородом больших искусственных тканей некоторое время была предметом активных исследований в области тканевой инженерии (24, 63). Однако создание перфузируемой сосудистой сети in vitro оказалось более сложным, чем первоначально предполагалось, поскольку эти процессы по своей природе многофакторны и требуют тонко настроенной экспрессии и посттрансляционной обработки факторов роста, сложной пространственной локализации ангиогенных сигналов в ECM и сотрудничество нескольких типов клеток (органоспецифические эндотелиальные клетки, перициты, клетки гладкой мускулатуры сосудов) (64, 65).Вместо того, чтобы полагаться на клеточную самоорганизацию для создания сосудистых сетей, недавние исследования скорее используют предварительно сформированные каналы или подходы биопечати для достижения этой цели (60). Были опубликованы дополнительные концепции, в которых используются комбинированные методы, такие как клеточные слои с предварительно сформированными сосудистыми деревьями, полученными от животных, биопечатные и микроконтактные модели в качестве компонентов микрофизиологических платформ и более крупные ткани для хирургических применений (51, 66, 67). ).

Методы анализа

Для анализа конечных точек классические лабораторные методы, такие как фиксация тканей, заливка в парафин, гистология, криосрезы, иммуномаркировка и анализ жизнеспособности/цитотоксичности клеток, применимы к большинству типов 3D-культур, где клетки доступны.Белковая химия, выделение РНК и гистология обычно требуют объединения групп более мелких клеточных агрегатов (собственные наблюдения). Коммерчески доступен ряд анализов жизнеспособности/токсикологии клеток, которые можно проводить как с живым МТ, так и с лизированным материалом (67). Методы клеточной физиологии для исследования сердечных характеристик в живых тканях, таких как сокращения, сила, кальциевый цикл или электрические сигналы, требуют специализированного оборудования в зависимости от чувствительности датчиков и желаемого временного и пространственного разрешения (68).Хотя существуют методы прямого измерения сократительной силы в отдельных клетках сердца и небольших мышечных полосках, эти методы требуют квалифицированной рабочей силы для обеспечения хорошей воспроизводимости и низкой производительности (69). Вместо этого были разработаны различные оптические методы для измерения изменений длины целых клеток или саркомеров во время сократительного цикла кардиомиоцитов млекопитающих (70-72). Эти видеосистемы доступны либо в виде полных комплектов аппаратного и программного обеспечения (технологии IonOptix, Sony, EHT), либо в виде программного обеспечения с открытым доступом для анализа изображений, которое можно использовать с существующими микроскопами и камерами (73, 74).Такой видеоанализ можно осуществить недорогими способами, используя модифицированные потребительские камеры (так называемые экшн-камеры с высокой частотой кадров до 240 кадров в секунду) и программное обеспечение с открытым исходным кодом (68). Преимущество оптического измерения с использованием белого света заключается в том, что оно не требует маркировки и неинвазивно, поэтому измерение можно повторять много раз, даже когда клеточная культура находится в инкубаторе, если камеру поместить в среду с регулируемой атмосферой и температурой. (68). Помимо классических методов электрофизиологии, использующих наложение повязок и прокалывание острыми микроэлектродными пипетками, многоэлектродные массивы и спектроскопию импеданса использовались для измерения электрических сигналов и сократительной активности в 3D-моделях сердца (75–78).Кальций-связывающие флуоресцентные красители и красители, чувствительные к напряжению, были использованы в 2D- и 3D-культурах, поскольку этот метод позволяет измерять большее количество образцов за относительно короткое время, а для некоторых приложений для этой цели можно использовать ридеры с высоким содержанием. (Hamamatsu Photonics, Molecular Devices, PerkinElmer) (50, 79). Хотя эти оптические методы дают хорошие результаты для живых 3D-культур как целых тканей, получение данных на (суб)клеточном уровне изнутри этих МТ является сложной задачей без использования трудоемких методов гистологии.Высокое оптическое разрешение достигается за счет ограниченной глубины проникновения, а технические проблемы, такие как проницаемость для флуоресцентных красителей и антител, рабочее расстояние линз и геометрия держателей образцов, ограничивают применение микроскопии с цельным креплением. Недавно было опубликовано несколько подходов к «очистке» МТ (т. е. гомогенизации показателя преломления фиксированной ткани, чтобы она стала прозрачной), и стали доступны коммерческие решения, особенно для использования со сфероидами и конфокальной визуализацией с высоким содержанием флуоресценции. (80).

Когда дело доходит до выбора системы трехмерной модели культуры, требования проекта диктуют решающие методы анализа. Для изучения механических свойств мышечной конструкции может быть выбрана модельная система ЭГТ на основе гидрогеля, в которой клетки испытывают механическую нагрузку и обладают способностью выстраиваться в продольном направлении. Сократительную силу затем можно измерить либо непосредственно, либо с помощью видеометодов, измеряя отклонение прикрепленных микроштифтов или столбов известной силы (39, 40, 49, 50).В противном случае, если в основном интерес представляют спонтанные или электростимулированные сердечные сокращения и жизнеспособность тканей сердца в большем количестве образцов, предпочтительной моделью могут быть сердечные сфероиды. Сердечная функциональность этих сфероидов может быть проанализирована A) с использованием методов без меток либо с помощью вычислительного видеоанализа, либо методов спектроскопии электрического импеданса, или B) с использованием кальций- или чувствительных к напряжению красителей в многолуночных ридерах планшетов или с использованием более современного микроскопа. оборудование для многопараметрической оценки (19, 44, 56, 68, 81–84).Сравнение характеристик и сравнительных преимуществ или недостатков этих моделей, содержащих или не содержащих каркасы, показано в таблице 2. Наконец, можно резюмировать, что сфероидальные модели легче интегрировать в существующие конвейеры разработки лекарств и увеличивать количество тестов. в той же партии, в то время как модели ETH обеспечивают лучшее физиологическое представление миокарда и, таким образом, позволяют анализировать модели запущенных заболеваний.

Почему 3D-культура клеток используется реже?

Несмотря на то, что многие инструменты и реагенты для создания и анализа трехмерных моделей клеточных культур имеются в продаже, а количество публикаций во всех областях наук о жизни растет (85), эта технология редко используется за пределами регенеративной медицины в академических исследовательских лабораториях. или промышленности через несколько десятилетий после публикации первых исследований (86).Причины такой ситуации заключаются в том, что стандартная 2D-культура хорошо зарекомендовала себя, имеется достаточно литературы и предыдущих исследований для сравнения результатов (87). Кроме того, 2D-культура получила некритическое признание в прошлом, она дешевле, более стандартизирована и часто проще и требует меньше времени для анализа и обработки в лаборатории. При рассмотрении практических аспектов работы с 3D-культурой кажущиеся тривиальными задачи, такие как регулярная проверка состояния и роста культуры, более сложны для большинства 3D-моделей, потому что даже более мелкие ткани обычно непрозрачны, а отдельные клетки неразличимы, если не окрашены (рис. 2C, D). .Кроме того, ручное обращение с микротканями и культуральной средой может быть затруднено, когда МТ являются свободно плавающими, хрупкими или доступ к тканям затруднен окружающими контейнерами и техническим оборудованием. Некоторые системы облегчают работу со сфероидами, улавливая их в конических лунках, перфузионных камерах внутри конструкций «орган-на-чипе» или путем включения магнитных наночастиц (88, 89) (таблица 1). К счастью, на рынок выходит больше технологий и продуктов, предназначенных для применения в 3D-культурах клеток, таких как различные форматы систем производства сфероидов и EHT, микрофлюидные технологии и подходящее готовое к использованию оборудование, реагенты для осветления более толстых тканей и адаптированные микроскопы и программное обеспечение для живых изображений.Наконец, несмотря на вышеупомянутые технологические достижения, исследовательское сообщество должно согласиться с набором стандартов и показаний для использования при скрининге эффективности и токсичности (90). Замена исследований на животных технологиями in vitro с использованием клеток человека является еще одним существенным стимулом для 3D-культивирования клеток и уже оказала значительное влияние, например, на то, как тестируются косметические средства in vitro , поскольку использование животных для этого запрещено целью в Европе (4, 67).Тем не менее, можно спорить о том, предоставляют ли существующие 3D-модели достаточные доказательства для более точного предсказания клинического исхода нового лекарственного средства, и демонстрируют ли эти модели достаточную физиологическую значимость по сравнению с тканями животных или человека или все еще недостаточно сложны, например, в отношении роль сосудистой или иммунной системы (12, 90).

Выводы и перспективы

Каждая модель in vitro имеет преимущества и недостатки для использования с определенными анализами, в отношении органотипических характеристик и методов производства.Следовательно, необходимо заранее решить, какие параметры и органотипические особенности необходимо включить в исследование, и имеет ли смысл переход на 3D в контексте конкретного проекта. По-видимому, если проект касается особенностей одиночных клеток, выделенных из окружающей их миокарда, то 2D-культивация кардиомиоцитов дает возможность использовать классическую электрофизиологию, микроскопию высокого разрешения и другие методы. Вместо этого 3D-культура имитирует особенности более крупных тканей или целых органов и является предпочтительным методом для моделей совместного культивирования.Технологии 3D-культивирования клеток сердца имеют большой потенциал для применения в тканевой инженерии, разработке лекарств, кардиотоксикологии и моделировании заболеваний. Но все еще необходимы значительные усилия для обеспечения точности, актуальности и воспроизводимости этих моделей, а также для улучшения методов автоматизации и считывания. Вместо того, чтобы выводить на рынок множество различных систем, тщательный анализ основных концепций может сыграть важную роль в превращении 3D-культуры клеток в широко распространенный и проверенный инструмент в науках о жизни.

Вклад авторов

Весь контент подготовлен автором CZ, за исключением рисунка 1, который перепечатан с разрешения Wolters Kluwer Health, Inc.

Финансирование

Работа выполнена при поддержке Swiss Heart Foundation в Чехии.

Заявление о конфликте интересов

Автор заявляет, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы благодарим доктора философии Сару Лонгнус. (Отделение кардиохирургии, университетская больница Берна) за поддержку и обсуждения.

Ссылки

3. Savoji H, Mohammadi MH, Rafatian N, Toroghi MK, Wang EY, Zhao Y, et al. Модели сердечно-сосудистых заболеваний: новая парадигма открытия и скрининга лекарств. Биоматериалы . (2019) 198:3–26. doi: 10.1016/j.biomaterials.2018.09.036

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

5.Eschenhagen T, Fink C, Remmers U, Scholz H, Wattchow J, Weil J, et al. Трехмерная реконструкция эмбриональных кардиомиоцитов в коллагеновой матрице: новая модельная система сердечной мышцы. FASEB J . (1997) 11:683–94. doi: 10.1096/fasebj.11.8.9240969

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

6. Kelm JM, Ehler E, Nielsen LK, Schlatter S, Perriard J-C, Fussenegger M. Дизайн искусственных микротканей миокарда. Ткань Eng. (2004) 10:201–14.дои: 10.1089/107632704322791853

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

7. Figtree GA, Bubb KJ, Tang O, Kizana E, Gentile C. Васкуляризованные сердечные сфероиды как новые трехмерные модели in vitro для изучения сердечного фиброза. Клетки Ткани Органы . (2017) 204:191–8. дои: 10.1159/000477436

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

8. Милани-Нежад Н., Янссен ПМЛ. Модели малых и больших животных в исследованиях сердечного сокращения: преимущества и недостатки. Фармакол Тер . (2014) 141:235–49. doi: 10.1016/j.pharmthera.2013.10.007

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

9. Инч В.Р., МакКреди Дж.А., Сазерленд Р.М. Рост узловых карцином у грызунов по сравнению с многоклеточными сфероидами в культуре тканей. Рост. (1970) 34:271–82.

Реферат PubMed | Академия Google

10. Thoma CR, Zimmermann M, Agarkova I, Kelm JM, Krek W. Трехмерные системы клеточных культур, моделирующие детерминанты роста опухоли при обнаружении раковых мишеней. Adv Drug Deliv Rev . (2014) 69–70: 29–41. doi: 10.1016/j.addr.2014.03.001

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

12. Zimmermann W-H, Schneiderbanger K, Schubert P, Didié M, Münzel F, Heubach JF, et al. Тканевая инженерия дифференцированной конструкции сердечной мышцы. Circ Res . (2002) 90:223–30. дои: 10.1161/hh0202.103644

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

13. Hansen A, Eder A, Bönstrup M, Flato M, Mewe M, Schaaf S, et al.Разработка платформы для скрининга наркотиков на основе инженерной ткани сердца. Circ Res . (2010) 107:35–44. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.109.211458

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

14. Boudou T, Legant WR, Mu A, Borochin MA, Thavandiran N, Radisic M, et al. Микротехнологическая платформа для измерения и управления механикой инженерных микротканей сердца. Tissue Eng Часть A. (2012) 18:910–9. doi: 10.1089/ten.tea.2011.0341

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

15.Джекман С.П., Карлсон А.Л., Бурсак Н. Динамическая культура дает модифицированный миокард с функциональным выходом, близким к взрослому. Биоматериалы . (2016) 111:66–79. doi: 10.1016/j.biomaterials.2016.09.024

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

16. Huebsch N, Loskill P, Deveshwar N, Spencer CI, Judge LM, Mandegar MA, et al. Миниатюрные сердечные мышцы, полученные из iPS-клеток, для физиологически значимого анализа реакции на лекарства. Научный отчет (2016) 6:24726.дои: 10.1038/srep24726

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

17. Nunes SS, Miklas JW, Liu J, Aschar-Sobbi R, Xiao Y, Zhang B, et al. Biowire: платформа для созревания кардиомиоцитов, полученных из плюрипотентных стволовых клеток человека. Натуральные методы. (2013) 10:781–7. doi: 10.1038/nmeth.2524

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

18. Bian W, Jackman CP, Bursac N. Контроль структурной и функциональной анизотропии искусственных сердечных тканей. Биофабрикация . (2014) 6:024109–9. дои: 10.1088/1758-5082/6/2/024109

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

19. Polonchuk L, Chabria M, Badi L, Hoflack J-C, Figtree G, Davies MJ, et al. Сердечные сфероиды как перспективные модели in vitro для изучения микроокружения сердца человека. Научный отчет (2017) 7:7005. doi: 10.1038/s41598-017-06385-8

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

20.Арчер К.Р., Сарджент Р., Басак Дж., Пиллинг Дж., Барнс Дж.Р., Пойнтон А. Характеристика и проверка трехмерной микроткани сердца человека для оценки изменений сердечной патологии. Научный представитель . (2018) 8:10160. doi: 10.1038/s41598-018-28393-y

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

21. Ravenscroft SM, Pointon A, Williams AW, Cross MJ, Sidaway JE. Кардиальные немиоцитарные клетки проявляют усиленную фармакологическую функцию, свидетельствующую о сократительной зрелости микротканей кардиомиоцитов, полученных из стволовых клеток. Токсикол Наука . (2016) 152:99–112. doi: 10.1093/toxsci/kfw069

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

22. Verheijen M, Schrooders Y, Gmuender H, Nudischer R, Clayton O, Hynes J, et al. Приведение анализа in vitro ближе к анализу in vivo : Изучение токсичности доксорубицина и связанных с ней механизмов в трехмерных микротканях человека с моделированием дозы на основе PBPK. Токсикол Летт . (2018) 294:184–92. doi: 10.1016/j.toxlet.2018.05.029

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

23. Richards DJ, Coyle RC, Tan Y, Jia J, Wong K, Toomer K, et al. Вдохновение от развития сердца: биомиметическое развитие функциональных органоидов сердца человека. Биоматериалы. (2017) 142:112–23. doi: 10.1016/j.biomaterials.2017.07.021

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

24. Матхур А., Ма З., Лоскилл П., Джиавуди С. , Хили К.Е. In vitro модели сердечной ткани: текущее состояние и перспективы на будущее. Adv Drug Deliv Rev . (2016) 96:203–13. doi: 10.1016/j.addr.2015.09.011

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

25. Jackman CP, Ganapathi AM, Asfour H, Qian Y, Allen BW, Li Y, et al. Искусственная заплата сердечной ткани сохраняет структурные и электрические свойства после эпикардиальной имплантации. Биоматериалы. (2018) 159:48–58. doi: 10.1016/j.biomaterials.2018.01.002

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

29.Веерман К.С., Космидис Г., Маммери К.Л., Казини С., Веркерк А.О., Беллин М. Незрелость кардиомиоцитов, полученных из стволовых клеток человека, в культуре: фатальный недостаток или решаемая проблема? Стволовые клетки Dev . (2015) 24:1035–52. doi: 10.1089/scd.2014.0533

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

30. Zuppinger C, Gibbons G, Dutta-Passecker P, Segiser A, Most H, Suter TM. Характеристика особенностей цитоскелета и состояния созревания культивируемых кардиомиоцитов, полученных из иПСК человека. Eur J Histochem. (2017) 61:2763. doi: 10.4081/ejh.2017.2763

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

31. Бедада Ф.Б., Уилрайт М., Мецгер Дж.М. Статус созревания структуры и функции саркомера в сердечных миоцитах человека, полученных из иПСК. Биохим Биофиз Acta. (2015) 1863 (7 Pt B): 1829–38. doi: 10.1016/j.bbamcr.2015.11.005

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

32. Эшенхаген Т., Маммери С., Ноллманн Б.К. Моделирование саркомерных кардиомиопатий в чашке: от образцов сердца человека до кардиомиоцитов иПСК. Кардиоваскулярный рез. (2015) 105:424–38. doi: 10.1093/cvr/cvv017

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

34. Feric NT, Radisic M. Созревание человеческих плюрипотентных кардиомиоцитов, полученных из стволовых клеток, в сконструированных сердечных тканях человека. Adv Drug Deliv Rev . (2016) 96:110–34. doi: 10.1016/j.addr.2015.04.019

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

35. Фонг А.Х., Ромеро-Лопес М., Хейлман С.М., Китинг М., Тран Д., Собрино А. и соавт.Трехмерный внеклеточный матрикс сердца взрослого человека способствует созреванию кардиомиоцитов, полученных из плюрипотентных стволовых клеток, индуцированных человеком. Tissue Eng Часть A . (2016) 22:1016–25. doi: 10.1089/тен.TEA.2016.0027.

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

36. Correia C, Koshkin A, Duarte P, Hu D, Carido M, Sebastião MJ, et al. Трехмерная культура агрегатов улучшает метаболическое созревание кардиомиоцитов, полученных из плюрипотентных стволовых клеток человека. Биотехнология Биоинж. (2017) 87:521. дои: 10.1002/бит.26504

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

37. Ulmer BM, Stoehr A, Schulze ML, Patel S, Gucek M, Mannhardt I, et al. Сократительная работа способствует созреванию энергетического метаболизма в кардиомиоцитах, полученных из hiPSC. Репутация стволовых клеток . (2018) 10:834–47. doi: 10.1016/j.stemcr.2018.01.039

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

38. Рональдсон-Бушар К., Ма С.П., Йегер К., Чен Т., Сонг Л., Сирабелла Д. и соавт.Расширенное созревание сердечной ткани человека, выращенной из плюрипотентных стволовых клеток. Природа . (2018) 556: 239–43. doi: 10.1038/s41586-018-0016-3

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

39. Hinson JT, Chopra A, Nafissi N, Polacheck WJ, Benson CC, Swist S, et al. БОЛЕЗНЬ СЕРДЦА. Мутации титина в iPS-клетках определяют недостаточность саркомера как причину дилатационной кардиомиопатии. Наука . (2015) 349:982–6. doi: 10.1126/science.aaa5458

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

40.Сойер Д.Б., Цуппингер С. , Миллер Т.А., Эппенбергер Х.М. Модуляция индуцированного антрациклином миофибриллярного расстройства в желудочковых миоцитах крыс с помощью нейрегулина-1β и анти-erbB2. Возможный механизм кардиотоксичности, вызванной трастузумабом. Тираж . (2002) 105:1551–4. doi: 10.1161/01.CIR.0000013839.41224.1C

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

41. Джакомелли Э., Маммери К.Л., Беллин М. Заболевания сердца человека: уроки человеческих кардиомиоцитов, полученных из плюрипотентных стволовых клеток. Cell Mol Life Sci. (2017) 74:3711–39. doi: 10.1007/s00018-017-2546-5

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

42. Беллин М., Маммери CL. Наследственные болезни сердца — чего нам ожидать от второго десятилетия исследований иПС-клеток человека? Письмо ФЭБС. (2016) 590:2482–93. дои: 10.1002/1873-3468.12285

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

43. Timolati F, Ott D, Pentassuglia L, Giraud M-N, Perriard J-C, Suter TM, et al.Нейрегулин-1 бета ослабляет вызванные доксорубицином изменения сопряжения возбуждения и сокращения и уменьшает окислительный стресс в кардиомиоцитах взрослых крыс. J Mol Cell Кардиол. (2006) 41:845–54. doi: 10.1016/j.yjmcc.2006.08.002

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

44. Beauchamp P, Moritz W, Kelm JM, Ullrich ND, Agarkova I, Anson B, et al. Разработка и характеристика трехмерной сфероидной модели кардиомиоцитов человека, полученных из иПСК, без каркаса. Методы Tissue Eng Часть C. (2015) 21:852–61. doi: 10.1089/ten.tec.2014.0376

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

45. Lim CC, Zuppinger C, Guo X, Kuster GM, Helmes M, Eppenberger HM, et al. Антрациклины вызывают кальпаин-зависимый протеолиз и некроз тайтина в кардиомиоцитах. Am Soc Biochem Mol Biol . (2004) 279:8290–9. дои: 10.1074/jbc.M308033200

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

46. Lee M-O, Jung KB, Jo S-J, Hyun S-A, Moon K-S, Seo J-W и др.Моделирование сердечного фиброза с использованием трехмерных микротканей сердца, полученных из эмбриональных стволовых клеток человека. J Biol Eng. (2019) 13:15. doi: 10.1186/s13036-019-0139-6

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

47. Hirt MN, Sörensen NA, Bartholdt LM, Boeddinghaus J, Schaaf S, Eder A, et al. Повышенная постнагрузка вызывает патологическую гипертрофию сердца: новая модель in vitro . Basic Res Cardiol . (2012) 107:307–16. дои: 10.1007/с00395-012-0307-з

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

48. Garzoni LR, Adesse D, Soares MJ, Rossi MID, Borojevic R, de Meirelles M de NL. Фиброз и гипертрофия, индуцированные Trypanosoma cruzi в трехмерной системе культура кардиомиоцитов. J Заразить Dis . (2008) 197:906–15. дои: 10.1086/528373

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

49. Zhao Y, Rafatian N, Feric NT, Cox BJ, Aschar-Sobbi R, Wang EY, et al.Платформа для создания камерно-специфических тканей сердца и моделирования заболеваний. Сотовый . (2019) 176:913–8. doi: 10.1016/j.cell.2018.11.042

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

50. Сиренко О., Гримм Ф.А., Райан К.Р., Ивата Ю., Чиу В.А., Пархам Ф. и соавт. In vitro оценка кардиотоксичности химических веществ окружающей среды с использованием органотипической модели, полученной из плюрипотентных стволовых клеток, индуцированных человеком. Toxicol Appl Pharmacol. (2017) 322:60–74.doi: 10.1016/j.taap.2017.02.020

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

51. Hasan A, Paul A, Vrana NE, Zhao X, Memic A, Hwang Y-S, et al. Микрофлюидные методы для разработки трехмерной васкуляризированной ткани. Биоматериалы . (2014) 35:7308–25. doi: 10.1016/j.biomaterials.2014.04.091

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

52. Sfriso R, Zhang S, Bichsel CA, Steck O, Despont A, Guenat OT, et al. Трехмерные искусственные микрососуды круглого сечения для исследования эндотелиальных клеток в условиях физиологического потока. Научный представитель . (2018) 8:5898. doi: 10.1038/s41598-018-24273-7

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

53. Bichsel CA, Hall SRR, Schmid RA, Guenat OT, Geiser T. Первичные перициты легких человека поддерживают и стабилизируют in vitro перфузируемых микрососудов. Tissue Eng Часть A . (2015) 21:2166–76. doi: 10.1089/ten.tea.2014.0545

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

54. ван Дуйнен В., Чжу Д., Рамакерс С., ван Зонневельд А.Дж., Вулто П., Ханкемайер Т.Перфузное трехмерное ангиогенное прорастание на высокопроизводительной платформе in vitro . Ангиогенез . (2018) 438:932–9. doi: 10.1007/s10456-018-9647-0

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

55. Kelm JM, Breitbach M, Fischer G, Odermatt B, Agarkova I, Fleischmann BK, et al. Трехмерное образование микротканей из недифференцированных мезенхимальных стволовых клеток костного мозга приводит к повышенному апоптозу. Tissue Eng Часть A. (2012) 18:692–702. doi: 10.1089/ten.tea.2011.0281

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

56. Фрей О., Мисун П.М., Флури Д.А., Хенгстлер Дж.Г., Хиерлеманн А. Реконфигурируемая микрофлюидная сеть висячих капель для взаимодействия и анализа нескольких тканей. Нац Коммуна . (2014) 5:4250. doi: 10.1038/ncomms5250

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

57. Халберт С.П., Брудерер Р., Лин Т.М. In vitro организация диссоциированных сердечных клеток крысы в ​​бьющиеся трехмерные структуры. J Exp Med. (1971) 133:677–95. doi: 10.1084/jem.133.4.677

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

59. Cui H, Miao S, Esworthy T, Zhou X, Lee S-J, Liu C, et al. 3D-биопечать для регенерации сердечно-сосудистой системы и фармакологии. Adv Drug Deliv Rev . (2018) 132: 252–69. doi: 10.1016/j.addr.2018.07.014

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

60. Миронов В., Висконти Р.П., Касьянов В., Форгакс Г., Дрейк С.Дж., Марквальд Р.Р.Печать органов: тканевые сфероиды как строительные блоки. Биоматериалы . (2009) 30:2164–74. doi: 10.1016/j.biomaterials.2008.12.084

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

61. Mannhardt I, Breckwoldt K, Letuffe-Brenière D, Schaaf S, Schulz H, Neuber C, et al. Искусственная ткань сердца человека: анализ сократительной силы. Репутация стволовых клеток . (2016) 7:29–42. doi: 10.1016/j.stemcr.2016.04.011

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

62.Suter-Dick L, Alves PM, Blaauboer BJ, Bremm K-D, Brito C, Coecke S, et al. Системы стволовых клеток в токсикологической оценке. Разработка стволовых клеток. (2015) 24:1284–96. doi: 10.1089/scd.2014.0540

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

63. Kelm JM, Diaz Sanchez-Bustamante C, Ehler E, Hoerstrup SP, Djonov V, Ittner L, et al. Профилирование VEGF и ангиогенез в микротканях человека. Дж Биотехнолог . (2005) 118:213–29. doi: 10.1016/j.jbiotec.2005.03.016

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

65. Martino MM, Brkic S, Bovo E, Burger M, Schaefer DJ, Wolff T, et al. Инженерия внеклеточного матрикса и фактора роста для контролируемого ангиогенеза в регенеративной медицине. Фронт Биоэнг Биотехнолог. (2015) 3:45. doi: 10.3389/fbioe.2015.00045

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

66. Lind JU, Busbee TA, Valentine AD, Pasqualini FS, Yuan H, Yadid M, et al.Инструментальные кардиологические микрофизиологические устройства с помощью мультиматериальной трехмерной печати. Нат Матер. (2017) 16:303–8. doi: 10.1038/nmat4782

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

68. Zuppinger C. Измерение сократительной способности и высвобождения кальция в сердечных сфероидах. В: Heizmann CW, редактор. Кальций-связывающие белки суперсемейства EF-Hand. Методы молекулярной биологии , Vol. 1929. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Humana Press (2019). п.41–52. дои: 10.1007/978-1-4939-9030-6_4

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

69. Палмер Р.Э., Брэди А.Дж., Роос К.П. Механические измерения изолированных сердечных миоцитов с использованием системы крепления пипетки. Am J Physiol. (1996) 270 (2 часть 1): C697–704. doi: 10.1152/ajpcell.1996.270.2.C697

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

70. Huebsch N, Loskill P, Mandegar MA, Marks NC, Sheehan AS, Ma Z, et al.Автоматизированный видеоанализ сократительной способности и потока кальция в кардиомиоцитах, полученных из плюрипотентных стволовых клеток, индуцированных человеком, культивируемых в различных пространственных масштабах. Методы Tissue Eng Часть C. (2015) 21:467–79. doi: 10.1089/ten.tec.2014.0283

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

71. Кондо Р.П., Апштейн С.С., Эберли Ф.Р., Тиллотсон Д.Л., Сутер ТМ. Повышенная нагрузка кальцием и инотропия без большей гибели клеток в гипоксических кардиомиоцитах крыс. Am J Physiol. (1998) 275 (6 часть 2): h3272–82. doi: 10.1152/ajpheart.1998.275.6.h3272

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

72. Timolati F, Anliker T, Groppalli V, Perriard J-C, Eppenberger HM, Suter TM, et al. Роль клеточной гибели и повреждения миофибрилл в сократительной дисфункции длительно культивируемых взрослых кардиомиоцитов, подвергшихся воздействию доксорубицина. Цитотехнология. (2009) 61:25–36. doi: 10.1007/s10616-009-9238-4

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

73.Sala L, van Meer BJ, Tertoolen LT, Bakkers J, Bellin M, Davis RP, et al. MUSCLEMOTION: универсальный открытый программный инструмент для количественной оценки сокращения кардиомиоцитов и сердечной мышцы in vitro и in vivo . Circ Res . (2017) 122:e5–16. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.117.312067

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

74. Laurila E, Ahola A, Hyttinen J, Aalto-Setälä K. Методы функционального анализа in vitro кардиомиоцитов, полученных из ИПСК. Особое внимание уделяется анализу поведения механических сокращений. Биохим Биофиз Acta. (2016) 1863 (7 часть Б): 1864–72. doi: 10.1016/j.bbamcr.2015.12.013

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

75. Schulze ML, Lemoine MD, Fischer AW, Scherschel K, David R, Riecken K, et al. Анализ функции кардиостимулятора hiPSC-CM в модели сердечных органоидов. Биоматериалы . (2019) 206: 133–45. doi: 10.1016/j.biomaterials.2019.03.023

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

76. Bürgel SC, Diener L, Frey O, Kim JY, Hierlemann A. Автоматизированная мультиплексная платформа электроимпедансной спектроскопии для непрерывного мониторинга сфероидов микротканей. Анальная хим. (2016) 88:10876–83. doi: 10.1021/acs.analchem.6b01410

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

77. Bartholoma P, Gorjup E, Monz D, Reininger-Mack A, Thielecke H, Robitzki A. Трехмерные агрегаты in vitro эмбриональных кардиомиоцитов: потенциальная модельная система для мониторинга эффектов биологически активных агентов. J Экран Biomol. (2005) 10:814–22. дои: 10.1177/1087057105280070

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

78. Frey U, Sanchez-Bustamante CD, Ugniwenko T, Heer F, Sedivy J, Hafizovic S, et al. Записи клеток с массивом микроэлектродов высокой плотности CMOS. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. (2007) 2007: 167–70. doi: 10.1109/IEMBS.2007.4352249

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

79. Зенг Х., Роман М.И., Лис Э., Лагрутта А., Саннаюст Ф. Использование платформы визуализации FDSS/µCell для доклинического скрининга электрофизиологии сердца на безопасность соединений в кардиомиоцитах, полученных из человеческих плюрипотентных стволовых клеток. J Pharmacol Toxicol Methods. (2016) 81: 217–22. doi: 10.1016/j.vascn.2016.05.009

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

80. Boutin ME, Voss TC, Titus SA, Cruz-Gutierrez K, Michael S, Ferrer M. Высокопроизводительный протокол анализа изображений и ядерной сегментации для очищенных 3D-моделей культуры. Научный отчет (2018) 8:11135. doi: 10.1038/s41598-018-29169-0

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

81. Янке Х-Г, Стил Д., Флейшер С., Зайдель Д., Курц Р., Винц С. и другие. Новая система трехмерного мониторинга кластеров кардиомиоцитов, полученных из чЭС, без использования меток: шаг вперед к тестированию кардиотоксичности in vitro . (2013) 8:e68971. doi: 10.1371/journal.pone.0068971

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

82.Сиренко О., Хэнкок М.К., Криттенден С., Хаммер М., Китинг С., Карлсон С.Б. и др. Фенотипические анализы для характеристики действия соединений на индуцированные плюрипотентные сердечные сфероиды, полученные из стволовых клеток. Технологии разработки лекарств для анализа . (2017) 15:280–96. doi: 10.1089/adt.2017.792

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

83. Zuppinger C. Обнаружение границ для измерения сократимости с помощью сердечных сфероидов. В: Клементс М., Рокмор Л., редакторы. Модели стволовых клеток в токсикологии .Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Humana Press (2017), с. 211–27. дои: 10.1007/978-1-4939-6661-5_11

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

84. Лемме М., Улмер Б.М., Лемуан М.Д., Зех АТЛ, Фленнер Ф., Рэйвенс У. и соавт. Сконструированная ткань сердца, подобная предсердию: модель in vitro человеческого предсердия. Репутация стволовых клеток . (2018) 11:1378–90. doi: 10.1016/j.stemcr.2018.10.008

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

86. Horvath P, Aulner N, Bickle M, Davies AM, Nery ED, Ebner D, et al.Скрининг нерелевантных клеточных моделей заболеваний. Nat Rev Drug Discov . (2016) 15:751–69. doi: 10.1038/nrd.2016.175

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

88. Kim J-Y, Fluri DA, Marchan R, Boonen K, Mohanty S, Singh P, et al. Трехмерные сферические микроткани и микрофлюидная технология для экспериментов и анализа с несколькими тканями. Дж Биотехнолог. (2015) 205:24–35. doi: 10.1016/j.jbiotec.2015.01.003

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

90.Келм Дж. М., Лал-Наг М., Ситтампалам Г. С., Феррер М. Трансляционное исследование in vitro : интеграция 3D-процессов открытия и разработки лекарств в конвейер разработки лекарств. Наркотики Discov Today. (2018) 24:26–30. doi: 10.1016/j.drudis.2018.07.007

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Новые технологии и бизнес-модели

Новые технологии и бизнес-модели

Примечание. Собрания MI Power Grid и все другие собрания рабочих групп MPSC будут проводиться только посредством телеконференций до дальнейшего уведомления.Информацию об удаленном доступе для предстоящих совещаний можно найти в нашем календаре событий .


Ряд новых технологий и бизнес-моделей быстро коммерциализируются, расширяя возможности и предоставляя новые возможности для контроля затрат, а также создавая уникальные проблемы. К быстрорастущим коммерчески доступным технологиям относятся электромобили и аккумуляторные (и другие) накопители как в распределительном, так и в коммунальном масштабе, в то время как другие технологии все еще находятся в стадии разработки, но вскоре могут стать коммерчески жизнеспособными по конкурентоспособным ценам.


Действия на сегодняшний день

29 октября 2020 г. приказом Комиссии по делу № U-20898 создана рабочая группа «Новые технологии и бизнес-модели».
В приказе подробно изложены первоначальные темы, а также вопросы, представляющие интерес, которые, по его мнению, будет изучать рабочая группа. См. здесь задачи и предварительный график.

27.07.2021 Приказом Комиссии по делу № У-20898 срок представления Отчета персонала продлён до 1 декабря 2021 года.

1 декабря 2021 года по делу №.U-20898.

Электромобили

  • Технический сотрудник MPSC (U-18368)
  • Решения для потребителей энергии (U-20134), DTE Electric (U-20162) и Indiana Michigan Power (U-20282)

Хранение

  • Мичиганское агентство по энергетике Симпозиум «Подключение к накопителям» и отчет Законодательному органу

Следующие шаги​

Сотрудники будут следить за усилиями коммунальных предприятий штата Мичиган в отношении новых технологий и бизнес-моделей.

Хронология отчета персонала

  • Июнь 2021 г.:                    Проект технологических барьеров и таблиц решений
    Электромобили
    Тепловые насосы
    За счетчиком и сообществом Solar
    Хранение
    Комбинированное производство тепла и электроэнергии
    Микросети                               
  • Сентябрь 2021 г.:         Черновик отчета персонала распространен среди заинтересованных сторон
  • 4 октября 2021 г.:          Комментарии к черновому отчету персонала, подлежащему исполнению
  • 1 декабря 2021 г.:      Итоговый отчет персонала отправлен в папку
  • .

Комментарии заинтересованных сторон


Сессии с заинтересованными сторонами

27 января 2021 г.: начало (только телеконференция)

Повестка дня | Презентации | Запись

10 февраля 2021 г .: электромобили (только телеконференция)

Повестка | Презентации | Запись

24 февраля 2021 г.
: Отопление помещений и воды с использованием тепловых насосов (только телеконференция)

Повестка | Презентации | Запись

10 марта 2021 г.: Behind the Meter & Community Solar (только телеконференция)

Повестка дня | Презентации | Запись

24 марта 2021 г.: хранилище (только телеконференция)

Повестка дня | Презентации | Запись

7 апреля 2021 г.: комбинированное производство тепла и электроэнергии (только телеконференция)

Повестка дня | Презентации | Запись

21 апреля 2021 г .: микросети (только телеконференция)

Повестка дня | Презентации | Запись

19 мая 2021 г.: Альтернативные модели бизнеса и собственности (только телеконференция)

Повестка | Презентации | Запись

16 июня 2021 г.: Подведение итогов, обсуждение, закрытие (только телеконференция)

Повестка дня | Презентации | Запись


Начальник штаба

Джой Ван


Подпишитесь на обновления о новых технологиях и бизнес-моделях

Современные технологии в процессе деполимеризации и перспективы

Abstract

Хотя пластик считается незаменимым товаром, пластиковое загрязнение вызывает серьезную озабоченность во всем мире из-за его быстрой скорости накопления, сложности и отсутствия управления. Некоторые политические меры, такие как запрет Китая на импорт пластиковых отходов, заставляют нас думать о долгосрочном решении по ликвидации пластиковых отходов. Преобразование пластиковых отходов в жидкое и газообразное топливо считается перспективным методом устранения вреда окружающей среде и снижения зависимости от ископаемого топлива, а переработка пластиковых отходов путем преобразования их в мономеры является еще одним эффективным решением проблемы пластикового загрязнения. В этом документе представлена ​​критическая ситуация с загрязнением пластиком, различные методы деполимеризации пластика на основе различных видов полимеров, определенных в Системе кодирования идентификации смол Общества производителей пластмасс (SPI), а также возможности и проблемы в будущем.

Ключевые слова: загрязнение пластиком, деполимеризация и переработка пластика, проблемы деполимеризации пластика проник почти во все стороны человеческой жизни. Благодаря своей дешевизне, простоте изготовления, универсальности и водонепроницаемости пластмассы используются во множестве изделий разного масштаба, а наиболее значимой областью применения является упаковка [1].В качестве упаковочного материала пластик позволяет компаниям эффективно продвигать свою продукцию на рынок, разрабатывать привлекательные и приятные на ощупь упаковки, а также предотвращать потери при хранении и транспортировке по всему миру. Тем не менее, пластиковая упаковка часто используется только один раз, прежде чем ее выбрасывают, например, пакеты для продуктов, бутылки для напитков, соломинки, обертки от пищевых продуктов и упаковки для игрушек, и она составляет более 40% всего пластикового мусора [2].

1.1. Пластиковое загрязнение

1.1.1. Быстрое накопление пластиковых отходов

Загрязнение пластиковыми отходами стало одной из самых насущных экологических проблем, поскольку способность мира обращаться с пластиковыми отходами подвергается сомнению из-за их быстрого накопления, вызванного их медленной скоростью разложения, увеличения платы за сортировку из-за сложности пластиковые изделия, а главное, мало движущей силы со стороны общества.Быстрый рост использования и утилизации пластиковых материалов стал бременем для нашей экосистемы: с 2 миллионов метрических тонн (метрических тонн), произведенных в 1950 году, до 359 тонн, произведенных в 2018 году, с совокупным объемом 8,3 миллиарда тонн по состоянию на 2018 год. [3]. Управление этим огромным увеличением и количеством пластиковых отходов было сложной задачей, особенно в районах быстрого экономического развития и роста населения. В период с 1950 по 2015 год около 8% когда-либо произведенного пластика было сожжено, и только 7% было переработано.Большая часть произведенного пластика (около 55%) была выброшена и накапливается на свалках или в окружающей среде, а остальные используются в настоящее время (см. ) [3].

Мировое производство, использование и судьба полимерных смол, синтетических волокон и добавок (с 1950 по 2015 год) (адаптировано из [3]).

1.1.2. Сложность пластиковых отходов

Проблемы, связанные с переработкой пластмасс, намного сложнее, чем с другими продуктами, такими как металл, стекло или бумага. Производство пластмасс состоит примерно из 70% термопластов и полиуретанов, 16% полипропиленовых волокон и 14% термореактивных материалов, клеев, покрытий и герметиков.Последние два подмножества не подлежат вторичной переработке с использованием современных технологий, а клеи и герметики просто не подлежат сбору [4,5]. Существуют свойства материалов, которые могут ограничить количество раз, когда продукты могут быть переработаны.

Биопластики обычно рекламируются как экологически чистые. Часто упоминаемыми преимуществами биопластиков являются сокращение использования ресурсов ископаемого топлива, меньший углеродный след, более быстрое разложение и низкая токсичность. Не все биопластики биоразлагаемы; другими словами, они могут быть полностью расщеплены микроорганизмами на воду, углекислый газ и компост при определенных условиях [6].В 2019 году на биоразлагаемые пластики приходилось лишь около 55% производства биопластиков (см. ) [7]. Даже биоразлагаемые пластики смешиваются для достижения коммерческих функциональных свойств, поэтому экологическая судьба этих смесей неизвестна. Следовательно, смеси нуждаются в тщательном обращении после потребления и дальнейшей разработке, чтобы обеспечить более быстрое биоразложение, прежде чем их можно будет безопасно выпустить в окружающую среду [8].

Мировые производственные мощности биопластиков в 2019 г. (по типу материала) (адаптировано из [7]).

1.1.3. Действия общества

Еще одной причиной накопления пластиковых отходов является отсутствие движущей силы для контроля и управления ими. Торговля пластиковыми отходами является основным средством решения проблемы нехватки мощностей по переработке. С 1992 года более половины пластиковых отходов, предназначенных для переработки, было экспортировано в сотни стран мира, а Китай является ведущим импортером, ввезшим в совокупности 45% пластиковых отходов [9]. Развивающиеся рынки в Китае обнаружили, что импортированные пластиковые отходы можно использовать с прибылью и производить больше товаров для продажи или экспорта.Для стран-экспортеров отправка переработанных пластиковых отходов в другие страны предоставила выход для управления пластиковыми отходами, предотвращая их накопление на свалках или сжигание в странах происхождения [10]. Однако в 2017 году Китай ввел новую политику, запрещающую ввоз большинства пластиковых отходов, что заставило нас задуматься о том, где найти им пристанище (см. ) [9,11].

Сравнение экспорта пластиковых отходов, пар и лома из стран G7 в первом полугодии 2017 и 2018 гг. (в килотоннах) (адаптировано из [11]).

Битва за пластик также идет по всей территории Соединенных Штатов. Юрисдикции ввели запреты и дополнительные сборы на различные виды пластика в Калифорнии, Нью-Йорке и сотнях муниципалитетов США. Однако семнадцать штатов считают незаконным запрет пластиковых изделий, фактически наложив запрет на пластик. Судебная тяжба демонстрирует, как города и штаты все больше спорят о законности запрета пластика. Ниже запреты на пластик и запреты на запреты отмечены буквой U.С. карта [12].

Карта США с маркировкой запретов на пластик и запретов на запреты (адаптировано из [12]).

Несмотря на то, что можно найти другие страны для временного экспорта этих пластиковых отходов или введения запрета на эти отходы, эффективный и действенный процесс, который устраняет пластиковые отходы, по-прежнему необходим. Сжигание является наиболее зрелым методом сокращения количества пластиковых отходов, и он может принимать смешанные пластмассы. Однако он генерирует канцерогенные продукты и загрязняет окружающую среду [13].Механическая переработка является широко используемым методом переработки, но обычно он вызывает деградацию полимера и не подходит для смешанных пластиков из-за несмешиваемости полимерных смесей [14]. Кроме того, это энергоемкий процесс [15]. Таким образом, преобразование пластмасс в полезные продукты (например, топливо) станет долгосрочным решением проблемы пластикового загрязнения.

1.2. Глобальные действия по нулевому загрязнению пластиком

Чтобы избежать массового накопления пластика в окружающей среде, срочно необходимы скоординированные глобальные действия по сокращению потребления пластика, повышению уровня повторного использования, сбора и переработки, расширению систем безопасной утилизации и ускорению внедрения инноваций в области пластика. цепочка значений.Фокус стратегий сокращения пластикового загрязнения можно в целом разделить на первичные (до потребления, такие как снижение спроса) и последующие (после потребления, такие как сбор и переработка) меры [16]. Лау и др. [16] применили подход к моделированию для оценки потенциала смягчения последствий при различных сценариях вмешательства, чтобы можно было разработать эффективную глобальную стратегию для значительного сокращения пластикового загрязнения. По их результатам, по сравнению с «Бизнес как обычно», базовым сценарием, годовой совокупный уровень наземного и водного загрязнения пластиком сократился на 59% [17] по сценарию «Уменьшить и заменить», на 57% [18] по сценарию «Собрать». и Dispose, и на 45% [19] по сценарию Recycling в 2040 г.Тем не менее, ни вмешательства до, ни после потребления сами по себе не являются достаточными для решения пластиковой проблемы. В сценарии «Изменение системы», который сочетает в себе максимально предусмотренное применение решений до и после потребления, ежегодное совокупное наземное и водное пластиковое загрязнение снизилось на 78% [20] по сравнению с BAU в 2040 г., что подчеркивает необходимость срочных масштабных вмешательств. .

Несмотря на значительное сокращение годового производства пластика, которое можно было бы эффективно контролировать при лучшем сценарии изменения системы, значительное количество пластиковых отходов по-прежнему не утилизируется.Неправильно утилизированные пластиковые отходы представляют собой материалы с высоким риском попадания в океан ветром или приливами или переноса на побережье из внутренних водных путей из-за отсутствия надлежащего сбора, сортировки, переработки или безопасной утилизации. К счастью, помимо нынешних моделей поведения и нового законодательства, все больше и больше появляющихся инноваций и технологий проложат путь к значительному сокращению пластиковых отходов.

2. Методы деполимеризации полимеров

Существуют различные типы пластмасс, и их разновидности позволяют правильно выбрать материал для конкретного применения.Наиболее часто используемые пластмассовые материалы — это материалы, одобренные Обществом пластмассовой промышленности (SPI) (см. ), включая полипропилен (ПП), полиэтилен (высокой плотности, ПЭВП и низкой плотности, ПЭНП), поливинилхлорид (ПВХ), полистирол (ПС). ) и полиэтилентерефталат (ПЭТФ) [21]. Около 50-70% всех пластиковых отходов составляют упаковочные материалы, полученные из полиэтилена, полипропилена, полистирола и поливинилхлорида [22]. В среднем полиэтилен составляет наибольшую долю всех пластиковых отходов (69%), особенно полиэтиленовые пакеты, а полиэтилен составляет 63% от общего количества упаковочных отходов [23].Поэтому полиолефины, в том числе ПП, ПЭВП и ПЭНП, являются основной группой синтетических пластиков, требующих разложения.

Таблица 1

Список пластмасс Общества производителей пластмасс (SPI), их свойства, способы использования и способы переработки.

Номер SPI Полное название Химическая структура Использование В настоящее время подлежит вторичной переработке? [25]
1 Полиэтилентерефталат Одноразовые бутылочки, лекарства и т.д. Да
2 Полиэтилен высокой плотности Прочные контейнеры Да
3 Поливинилхлорид Трубопроводы, кабели, садовая мебель, ограждения, ковровая основа
4 Полиэтилен низкой плотности Пластиковые пакеты, оберточная пленка, лотки, комплектующие для компьютеров В основном нет
5 Полипропилен Пробки для бутылок, многоразовые пищевые контейнеры, автомобильные детали Иногда
6 Полистирол Пластиковая посуда, упаковка для арахиса, пенопласт Иногда
7 Прочее: например, поликарбонат, полиметилметакрилат Многослойные барьерные пленки, зубные щетки, компакт-диски и DVD-диски

Помимо проблемы утилизации пластиковых отходов, еще одной глобальной проблемой является энергетический кризис.Транспорт потребляет треть мировой энергии. Основными источниками энергии для транспорта являются невозобновляемые ископаемые виды топлива. Сегодня эти виды топлива потребляются неустойчиво высокими темпами во всем мире, и глобальные запасы ископаемого топлива будут исчерпаны в течение 50–100 лет при нынешних темпах потребления [24]. Производство топлива из пластмасс может одновременно решить проблемы обращения с пластиковыми отходами и повышения потребности в энергии. Преобразование этих пластиковых отходов в пригодное для использования масло является растущей и важной областью исследований, которая потенциально может смягчить энергетический кризис.Для пластиков с кислородом, таких как полиэтилентерефталат (ПЭТ), подходящим подходом к переработке является разложение до его мономера, а затем повторная полимеризация с получением высококачественного пластика.

2.1. Деполимеризация для кода SPI 1: полиэтилентерефталат (ПЭТФ)

Полиэтилентерефталат (ПЭТФ) представляет собой широко используемый товарный термопласт с высокой химической и ударной стойкостью при комнатной температуре. Он наиболее широко известен за его использование в литьевых потребительских упаковочных продуктах, таких как бутылки для воды и безалкогольных напитков.Хотя ПЭТ не представляет особой химической угрозы для окружающей среды, рост пластиковых отходов, таких как бутылки с водой, на свалках вызывает серьезную проблему загрязнения окружающей среды. Кроме того, переработка ПЭТ способствует экономии нефтехимического сырья и энергии [26].

Существуют два основных традиционных метода переработки вторичного ПЭТ: механическая переработка и химическая переработка. Хотя это экономически выгодно по сравнению с химической переработкой, механическая переработка часто дает новые материалы более низкого качества, которые не подходят для повторного использования в большинстве упаковок для напитков и пищевых продуктов из-за разрушения полимера во время обработки и высоких требований к обеззараживанию.Как следствие, механически переработанный ПЭТ обычно превращается в такие продукты, как волокна и инженерные смолы [27]. Химическая переработка ПЭТ может гарантировать качество реполимеризованных продуктов. Промышленные процессы химической переработки обычно включают расщепление функциональных сложноэфирных групп такими реагентами, как гликоли (гликолиз), метанол (метанолиз) и вода (гидролиз), которые обычно проводят при высокой температуре в присутствии катализаторов, таких как ацетат марганца. 28], ацетат кобальта [29], уксусная кислота, гидроксид лития, сульфат натрия/калия [30] и н-бутоксид титана (IV) [31].Из-за неблагоприятной экономической ситуации по сравнению с механической переработкой и низкой стоимости исходного мономера химическая переработка ПЭТ широко не практикуется. Таким образом, разработка экологически безопасного, экономически целесообразного и промышленно применимого процесса химической переработки ПЭТ является целью для широкомасштабного применения.

Многие альтернативные катализаторы были изучены для улучшения результатов деполимеризации ПЭТ (см.): Kamber et al. [26] изучали мощный органический катализатор, N-гетероциклические карбены, генерируемые in situ из ионной жидкости в присутствии основания и используемые для реакции переэтерификации ПЭТФ с этиленгликолем в кипящем безводном тетрагидрофуране с образованием бис(2-гидроксиэтилового эфира). ) терефталат (БГЭТ).Относительно мягкие условия реакции и сокращение времени реакции до 1 часа являются привлекательными. Фукусима и др. [32] разработали катализатор переноса органической фазы, гуанидин 1,5,7-триазабицикло[4.4.0]дец5-ен (TBD), который является сильнодействующим нейтральным основанием и эффективным катализатором гликолиза ПЭТФ до его мономера BHET. Бывшие в употреблении ПЭТ-бутылки для напитков были преобразованы в BHET с выделенным выходом 78% с 0,7% масс. TBD и избыточным количеством этиленгликоля при 190°C в течение 3,5 ч при атмосферном давлении. Также была продемонстрирована рециркуляция катализатора в течение более чем пяти циклов.Нуньес и др. [33] продемонстрировали, что ПЭТ успешно деполимеризуется в диэтилтерефталат (ДЭТ) в сверхкритическом этаноле с тетрафторборатом 1-бутил-3-метилимидазолия ([Bmim][BF 4 ]) в качестве катализатора. Была получена устойчивая конверсия ПЭТ на уровне 98 мас.%, а добавление [Bmim][BF 4 ] может сократить время реакции с прибл. от 6 ч до 45 мин.

Схема реакции деполимеризации полиэтилентерефталата (ПЭТФ) с использованием ( а ) N-гетероциклических карбенов [26], ( б ) гуанидин 1,5,7-триазабицикло[4.4,0]дек-5-ен (TBD) [32] и ( c ) 1-бутил-3-метилимидазолия тетрафторборат ([Bmim][BF 4 ]) [33].

2.2. Деполимеризация для кода SPI 2, 4 и 5: Полиолефины

Полиолефины, включая полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) и полипропилен (ПП), являются основной группой синтетических пластиков и, безусловно, наиболее важные товарные полимеры. В 2019 г. производство полиолефинового волокна в США достигает 1135 тыс. метрических тонн [34].В связи с тем, что все атомы ПЭ и ПП связаны прочными одинарными С-С и С-Н связями, химическая инертность полиолефинов ставит задачу их деполимеризации низкоэнергетическими процессами [35]. Благодаря отсутствию кислорода и более высокому содержанию углерода и водорода пластиковое топливо, полученное из полиолефинов, имеет следующие преимущества: отсутствие необходимости в дальнейшей модернизации, некислотность и некоррозионность. Отсутствие воды в пластиковом топливе приводит к очень высокой теплоте сгорания (HHV) [36,37].Поэтому топлива, получаемые из полиолефинов, обладают топливными свойствами, близкими к ископаемым топливам, и со временем могут стать альтернативным источником энергии [38].

Для преобразования полиолефинов в топливо применялись два основных метода: пиролиз и деполимеризация в сверхкритической воде. Пиролиз может восстановить большинство полимеров, включая полиолефины. Давление в процессе пиролиза ниже критического, поэтому для конверсии вместо сверхкритической воды используется водяной пар. Однако пиролиз пластиковых отходов имеет некоторые недостатки.Как правило, она требует больше энергии, чем деполимеризация в сверхкритической воде, поскольку происходит фазовый переход [39], а процесс протекает при высокой температуре (450–800 °C) [40]. Кроме того, этот процесс имеет низкий выход масла без катализаторов, а масло, полученное в результате пиролиза, нуждается в улучшении для применения в качестве топлива, что приводит к высокой стоимости обработки [41]. Для повышения конверсии, улучшения качества топлива, повышения селективности, снижения температуры пиролиза и времени реакции в реакции добавляют катализаторы [42].Кислотная природа большинства используемых катализаторов усиливает конверсию за счет протонирования дефектных центров полимеров с образованием ионов углерода в цепи [43]. Селективность и качество топлива зависят от силы кислотности катализатора. Кислотные катализаторы с мезо- и микропорами дают более высокую конверсию. Первичное растрескивание происходит на макропористой поверхности, а дальнейшее растрескивание усиливается микропорами после растрескивания полимера [36]. Использование сильного катализатора приводит к получению низших углеводородов в диапазоне от C 3 до C 5 .Катализаторы, используемые для деполимеризации полиолефинов, можно разделить на несколько групп: катализаторы жидкостного крекинга, катализаторы риформинга и активированный уголь [43]. Жидкие катализаторы крекинга включают цеолит, алюмосиликат и глину. Катализаторы риформинга включают переходные металлы, загруженные в алюмосиликат. Активированный уголь также широко используется и может содержать переходные металлы или не содержать их. Результаты различных исследований пиролиза полиолефинов приведены в . Основные эффекты добавления катализатора в пиролиз следующие: (1) резко снижается температура пиролиза для достижения определенной конверсии; (2) может быть произведено больше изоалканов и ароматических соединений в диапазоне C 5 – C 10 , которые являются весьма желательными углеводородами бензинового ряда; и (3) скорость реакции значительно увеличивается [44].

Таблица 2

Массовый баланс выхода сырой нефти, остатка и газа при пиролизе полиолефинов с использованием различных температур и катализаторов.

Пластмасса Темп. (° C) Катализаторы Масло (WT%) Gas (WT%) TAR (WT%) Остаток (WT%) Исследование
HDPE 260 260 260 260 260 260 3,0 0,0 15,0 82.0 Исихара и др. [45]
HDPE 260 NAY Zeolite 38.0 10.0 36.0 16.0 16.0 Ishihara et al. [45]
ПЭВП 400 Алюмосиликат 93,0 7,0 0,0 Белтраме и др. [46]
HDPE 400 H-Y цеолит 91,0 9.0 0,0 Белтраме и др. [46]
ПНД 400 44,0 20,0 13,0 14,0 Охэтки 14,0 [47]
HDPE 400 400 HZSM-5 Zeolite 45.0 50.0 1,0 1.0 Trace Ohkita et al. [47]
ПЭНД 420–440 74.0 9,0 17,0 Шарма и др. [38]
ПЭНД 500 93,0 7,0 0,0 Williams et al. [48] ​​
ПЭНД 600 29,0 6,0 65,0 Белтраме и др. [45]
ПЭНД 760 42,4 55.8 1,8 Buekens et al. [43]
ПЭНП 350 15,0 34,0 46,0 Морид и др. [49]
ПЭНП 350 H-морденит 32,0 43,0 25,0 Морид и др. [49]
ПП 220 Алюмосиликат 46,0 12.0 36,0 5,0 Исихара и др. [50]
PP 260 260 Silica-Alumina 32.0 6.0 29.0 39.0 33.0 Ishihara et al. [50]
ПП 350 Н-морденит 24,0 43,0 15,0 Морид и др. [51]
ПП 380 64.9 24,7 10,4 Окита и др. [46]
ПП 380 Алюмосиликат 68,8 24,8 6,4 Окита и др. [46]
ПП 500 95,0 5,0 0,0 Williams et al. [47]
ПП 740 48.8 49,6 1,6 Buekens et al. [43]

Другой метод деполимеризации полиолефинов, деполимеризация в сверхкритической воде, представляет собой термохимический процесс, который обычно требует умеренных температур (≥374,15 °C) и давления (≥22,129 МПа). По мере приближения условий реакции к критической точке воды ее свойства, такие как диэлектрическая проницаемость, ионная сила, плотность и коэффициенты тепломассопереноса, быстро изменяются.В частности, быстрое изменение плотности коррелирует с другими макроскопическими свойствами, отражающими изменения на молекулярном уровне, такими как сольватационная способность, молекулярная диффузия и вязкость [39]. Эти значительные изменения позволяют сверхкритической воде вызывать быстрые, селективные и эффективные реакции по превращению органических отходов в масло по сравнению с обычными методами деполимеризации [52, 53]. Ватанабе и др. [54] использовали сверхкритическую воду для конверсии полиэтилена низкой плотности (ПЭНП).Конверсия полиэтилена составляет около 30 % при следующих условиях: температура 400 °С, давление более 30 МПа, время реакции 30 мин. Влияние сверхкритической воды на деполимеризацию полиэтилена было объяснено на основе механизма реакций отщепления H и β-разрыва, которые представлены ниже [54]:

β-расщепление: R1→kβRi+Ol

(2)

где R i – алкильные радикалы; M — исходный н-алкан для разложения; R i H представляет собой н-алкан; R 1 представляет собой алкильный радикал исходного н-алкана; Ol представляет собой 1-алкан; k H и k β представляют собой соответственно константы скорости отщепления H и β -расщепления.При сверхкритической водной деполимеризации по мере разбавления расплавленного полиэтилена растворенной водой вклад β-расщепления увеличивается. Это вызывает сдвиг распределения продуктов в сторону углеводородов с более короткой цепью и увеличение выхода 1-алкена. Мория и др. [55] использовали сверхкритическую воду для преобразования полиэтилена высокой плотности (HDPE). Они заявили, что выход масла составляет 90,2 мас.% и 77,7 мас.% после времени реакции 120 и 180 мин в условиях температуры 425 °C и давления 42 МПа. Выход сверхкритической воды высок, а производство кокса невелико по сравнению с процессом термического крекинга.Однако они заявили, что разложение ПЭ происходит медленнее при деполимеризации в сверхкритической воде, чем при обычной термической деполимеризации.

Недавно Chen et al. [56] преобразовали полипропилен (ПП) в масло, используя сверхкритическую воду. Эксперименты проводились в следующих условиях: 380–500 °С и 23 МПа в течение времени реакции 0,5–6 ч, до 91 мас.% ПП превращалось в масло при 425 °С с временем реакции 2–4 ч. времени или при 450 °С с временем реакции 0,5–1 ч. Они также заявили, что более высокие температуры реакции (> 450 ° C) или более длительное время реакции (> 4 ч) приводят к большему количеству газообразных продуктов.Около 80–90 мас.% компонентов нефти имеют тот же диапазон температур кипения, что и нафта (C 5 –C 11 ), и теплотворную способность 48–49 МДж/кг. Этот процесс преобразования является положительным с точки зрения чистой энергии и имеет более высокую энергоэффективность и более низкие выбросы парниковых газов, чем сжигание, механическая переработка и пиролиз. Таким образом, масло, полученное из полипропилена, может быть использовано в качестве бензиновой смеси или сырья для других химикатов. Кроме того, эти исследователи обобщили потенциальные пути реакции основных промежуточных соединений в процессе конверсии, как показано на рис.При температуре 425 °С ПП быстро распадался на олигомеры за короткие времена (<0,5 ч). При дальнейшем увеличении времени реакции (с 0,5 до 4 ч) большая часть ненасыщенных алифатических соединений будет преобразована в циклические путем циклизации. За тот же период небольшие количества ненасыщенных алифатических соединений (олефинов) могут стать насыщенными алифатическими соединениями (парафинами) и ароматическими соединениями. Теоретически ароматизация может происходить либо путем дегидрирования циклических соединений, либо путем циклотриметизации ненасыщенных алифатических соединений (олефинов) [57].

Возможная схема реакции конверсии полипропилена в процессе деполимеризации в сверхкритической воде. Зеленая рамка представляет продукты нефтяной фазы, а красная рамка обозначает продукты газовой фазы. Толщина стрелок представляет относительное количество продуктов [56].

2.3. Деполимеризация для кода SPI 3: поливинилхлорид (ПВХ)

Поливинилхлорид (ПВХ) обладает уникальным химическим свойством высокой стабильности как по своему химическому составу, так и по поведению при нагревании, а также может проявлять широкий спектр пластиковых свойств. – упругие свойства от гибких до жестких изделий из ПВХ при его смешивании с пластификатором и добавками [58].ПВХ составляет ~ 12% от общего спроса на пластик; В 2018 году во всем мире было произведено 44,3 миллиона метрических тонн ПВХ [59]. Однако добавки, используемые в ПВХ, делают его одним из самых проблемных пластиков для окружающей среды, поскольку при разложении он выделяет фталатные пластификаторы и хлорсодержащие органические соединения.

Основной проблемой при переработке ПВХ является выделение HCl, что приводит к коррозии оборудования. Даже небольшое количество ПВХ может загрязнить целые партии полимеров на заводах по переработке и вызвать коррозию реакторов.Эту проблему можно обойти, подвергая смеси предварительной обработке (обычно проводимой при 300 °C в течение 60 минут), которая снижает содержание хлора примерно на 75% масс. [60]. Затем за дехлорированием следует каталитический пиролиз этих материалов. Другим решением этой проблемы является использование поглотителей HCl. Планетарная шаровая мельница измельчает ПВХ с поглотителем HCl CaO в процессе, который не требует нагрева и дает побочный продукт в виде соли кальция, который можно вымыть [58]. По-прежнему существует высокая потребность в более совершенных методах, катализаторах и ингибиторах HCl для эффективной переработки отходов ПВХ.Ингибиторы должны препятствовать образованию HCl, а катализаторы должны способствовать расщеплению ПВХ прежде всего до мономеров в присутствии хлора, HCl или других пластиков.

2.4. Деполимеризация для кода SPI 6: Полистирол (ПС)

Полистирол представляет собой важный класс материалов, широко используемых для производства упаковочных материалов. Он может быть твердым или вспененным. Полистирол общего назначения прозрачен, тверд и хрупок, при комнатной температуре находится в твердом состоянии. Однако он течет при нагревании выше температуры стеклования (100 ° C) и снова становится жестким при охлаждении.Это температурное поведение используется для экструдированного пенополистирола (Styrofoam), легкого водонепроницаемого материала. Пенополистирол (EPS) — еще один аналогичный вспененный материал, который используется в качестве изоляции, спасательных жилетов и плотов, а также пищевых контейнеров. Однако высокая устойчивость к деградации и низкая плотность полистирола создают большие проблемы при его захоронении на свалках [61]. Сортировка полистирола также является сложной задачей, поскольку полистирол обычно смешивают с другими типами пластика или материалами в упаковке.Таким образом, переработка отходов полистирола является актуальной проблемой.

Традиционные методы переработки полимерных отходов, такие как захоронение и сжигание, имеют много существенных недостатков. Наиболее распространенным подходом к переработке полистирола является термическое или термокаталитическое разложение с образованием жидкого масла, состоящего в основном из ароматических углеводородов C 6 ~C 12 , газообразной фракции и твердого остатка. Основными недостатками химических способов переработки ПС является образование жидкого продукта, содержащего широкий спектр различных углеводородов.Из-за высокого содержания стирола и α-метилстирола в полученном жидком масле его термоокислительная стабильность очень низкая. Кроме того, высокое содержание ароматических углеводородов в жидком продукте может вызвать проблемы с нагарообразованием в двигателе при его использовании в качестве автомобильного топлива. Хотя использование катализаторов при разложении ПС способствует восстановлению олефиновых углеводородов, оно значительно повышает выход газов и приводит к очень интенсивному коксообразованию в процессе деполимеризации [62].Несколько факторов препятствуют образованию стирола: проблемы с теплопередачей из-за сложности установления контакта между полистиролом и материалом-теплоносителем, вызывающие неравномерный подвод тепла, а также интенсификация побочных реакций при высоких температурах и длительном времени контакта.

Одним из подходов к преодолению упомянутых выше проблем является деполимеризация при температуре менее 550 °C и времени пребывания паров менее 10 с в реакторе с однородным распределением тепла с псевдоожиженным слоем. Лю и др. сообщили о выходе стирола 72~79% при использовании этого метода [63].Другим подходом является деполимеризация в углеводородной среде, позволяющая избежать упомянутых выше проблем теплопередачи и побочных реакций и достичь высокой селективности по стиролу. Было изучено несколько сред для деполимеризации ПС. перечислены выходы стирола с использованием различных углеводородных сред.

Таблица 3

Выходы стирола при использовании различных углеводородных сред.

Углеводородных СМИ Температура (° C) Время пребывания в пару (ы) стирол (WT%) Исследование
Benzene 550 3 ~ 9 75 .6 де ла Пуэнте и др. [64]
жидкий каталитический крекинг, легкое масло цикла 550 3 55,4 Arandes et al. [65]
легкое рецикловое масло 500~550 1,6~2,6 84,4 Дементьев и др. [61]
тяжелое цикловое масло 500~550 1,6~2,6 82,5 Дементьев и др. [61]

Высокий выход мономера в ходе реакции деполимеризации в углеводородной среде свидетельствует о подавлении ряда побочных реакций, которые могли бы привести к снижению селективности по стиролу в используемых условиях.Обобщенная схема превращений полистирола, основанная на полученных экспериментальных данных, представлена ​​на рис. Исследования показали, что высокая селективность по стиролу может быть объяснена изменением механизма деполимеризации при проведении реакции в углеводородных средах. Впервые установлено, что прямого образования димеров стирола из фрагмента полимерной молекулы в углеводородной среде не происходит; димеры могут образовываться только в результате вторичных реакций [61].

Схема реакций, протекающих при деполимеризации полистирола в углеводородных средах: ( а ) гемолитический разрыв связи СС, ( б ) β-расщепление связи СС с образованием стирола, ( с ) перенос 1,7-водорода с образованием тримера и ( d ) расщепление тримера [61].

2.5. Деполимеризация для SPI Code 7: Other Polymers

Категория #7 была разработана как универсальная для поликарбоната (ПК) и «других» пластиков, таких как полиэфиры, простые полиэфиры, нейлон (или полиамид), полиметилметакрилат (ПММА), акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС) и т. д., поэтому протоколы повторного использования и переработки не стандартизированы в этой категории. Было проведено несколько исследований по поиску эффективных методов их деполимеризации.

2.5.1. Поликарбонаты (ПК), полиэфиры и простые полиэфиры

Поликарбонаты, сложные полиэфиры и простые полиэфиры представляют собой три основные группы в категории SPI code #7.Они соответственно содержат карбонатную группу, сложноэфирную функциональную группу и эфирные связи в своей основной цепи, и к ним можно применять аналогичные методы химической переработки. Кантат [66] и его группа деполимеризовали поликарбонаты, полиэфиры и простые полиэфиры с использованием гидросиланов в качестве восстановителей и не содержащих металлов катализаторов для получения функциональных химических веществ, таких как спирты и фенолы, при комнатной температуре. Они также сообщили о деполимеризации сложных полиэфиров (таких как полимолочная кислота или PLA) в присутствии гидросиланов с комплексом катионных клещей в качестве катализатора с образованием силиловых эфиров или соответствующих алканов в мягких условиях [67].Лю и др. [68] сообщили, что ряд ионных жидкостей, полученных из имидазол-аниона, был легко синтезирован и использован для эффективного катализа алкоголиза полиэфирных отходов, таких как PLA и полигидроксибутират (PHB). Робертсон и др. [69] использовали комплексы PNN рутения (II) для деполимеризации многих полиэфиров в диолы и поликарбонатов в гликоли плюс метанол посредством гидрирования. Grewell [70] и его группа представили свое исследование деполимеризации PLA в молочную кислоту или молочные эфиры с выходами более 90% при нагревании при температуре 50~60 °C в среде воды, этанола или метанола с катализаторами. различных карбонатных солей и оксидов щелочных металлов.

2.5.2. Нейлон (или полиамид)

Нейлон относится к семейству синтетических термопластов, а нейлон-6 образуется в результате полимеризации с раскрытием кольца, в отличие от большинства нейлонов, что придает ему уникальные свойства. Камимура [71] и его команда деполимеризовали нейлон-6 в нескольких ионных жидкостях (emim BF4, PP13 TFSI, TMPA TFSI и т. д.) при 300 °C с получением соответствующих мономеров с хорошими выходами 35–86%. Полифталамид (ПФА) представляет собой разновидность термопластичных синтетических смол семейства полиамидов (нейлона).Филлипс [72] и его команда сообщили о стратегии создания чувствительных к раздражителям пластиков PPA с рисунком, которые способны реагировать на химические сигналы в окружающей среде, изменяя форму и деполимеризуясь, как только сигнал реагирует с триггером. Мур и др. [73] проиллюстрировали, что PPA подвергается механически инициируемой деполимеризации для превращения материала в мономеры с использованием механизма гетеролитического разрыва, а полученный мономер реполимеризуется химическим инициатором, эффективно завершая цикл деполимеризации-реполимеризации.

2.5.3. Полиметилметакрилат (ПММА)

ПММА, также известный как акрил, представляет собой прозрачный термопласт, хотя технически его часто относят к типу стекла. Годия и др. [74] изучали термический пиролиз ПММА для получения его мономера метилметакрилата с высоким выходом. Оучи [75] и его группа изучали деполимеризацию полиметилметакрилата, блокированного хлором (PMMA-Cl), при температурах >100 °C.

2.5.4. Акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС)

АБС — это обычный термопласт.Он аморфен и поэтому не имеет истинной температуры плавления. Выгодные функциональные и технологические свойства сополимера АБС и его комбинаций делают его идеальным материалом для производства игрушек и электронного оборудования. Однако после непродолжительного использования большинство из них теряют свои функциональные свойства и представляют собой отходы производства. Marciniak [76] и его команда представляют применение материала, полученного в результате переработки ABS, для производства нити с использованием технологии изготовления плавленых нитей (FFF) после регрануляции, что позволяет перерабатывать рабочие части 3D-принтеров.

3. Проблемы и будущее

Несмотря на свои проблемы, пластмассы приносят пользу в нашей повседневной жизни, и нет альтернатив для немедленного использования в глобальном масштабе. Поэтому, чтобы остановить поток отходов в экосистему, намечается дорожная карта развития пластмассовой промышленности: ликвидация, инновации и циркулярность, предложенная Планом действий ЕС, Глобальным партнерством действий в отношении пластика и Фондом Эллен Макартур [77]. ].

3.1. Устранение

Устранение всех проблемных и ненужных пластмассовых изделий является первой целью дорожной карты, и это повлечет за собой резкое сокращение количества пластиковых составов из тысяч типов пластмасс, имеющихся на рынке.Однако не все составы легко перерабатываются, что повышает уровень сложности. Семь категорий, упомянутых выше, являются лишь небольшой частью истории. В большинстве пластиковых изделий основной полимер обычно комбинируют с различными добавками для улучшения характеристик, функциональности и свойств старения основного полимера [4]. Добавки усложняют переработку, поскольку они должны быть идентифицированы, отделены и должным образом утилизированы, чтобы переработать использованный пластик обратно в первичную смолу.Поэтому сокращение количества используемых добавок потребует компромисса между потребителями и производителями. Обнаружение лидерства в этом вопросе будет жизненно важным первым шагом [78].

3.2. Инновации

Инновации, обеспечивающие пригодность, переработку или компостирование необходимых пластиков, являются следующей целью дорожной карты. Наука в этой области все еще развивается, но химическая переработка — это область исследований, которую следует изучить. Для обращения с полиолефиновыми отходами деполимеризация в сверхкритической воде может быть хорошим вариантом, поскольку она обладает следующими преимуществами: (1) умеренные рабочие температура и давление; (2) в процессе не требуется катализатор; и (3) высококачественные и ценные продукты [56,79,80].Для других типов полимеров гидротермальная каталитическая деполимеризация или деполимеризация с ионными жидкостями по-прежнему является наиболее подходящим выбором. В будущем важной задачей станет разработка технологий и катализаторов для эффективной переработки этих полимеров.

3.3. Циркуляция

Циркуляция всех пластмассовых изделий, используемых для сохранения их в экономике и вне окружающей среды, является конечной целью. Таким образом, дизайн для цикличности — это новая область, которая потребует от производителей переосмысления того, как конструируются продукты.Принципы повторного использования, переработки и восстановления должны применяться на этапе проектирования продукта [81].

Прежде всего, сочетание международной политики и потребительского спроса на перемены обязательно замедлит накопление неуправляемых пластиковых отходов. Как проблемы, так и возможности сделают следующие 100 лет производства и использования пластмассы совершенно иными.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *