Школьница в 13 лет изобрела умный бинт. Он сообщает, когда пора менять повязку

Отказывалась уходить из музея

Анушка Найкнавэа родилась в Портленде в 2003 году. Ее родители, Равиндранат и Ракха Найкнавэа, высококвалифицированные инженеры-разработчики, которые отправились получать второе высшее образование в Университет Орегона, а затем остались там жить и работать — они преподавали и развивали собственный бизнес.

Когда малышке было четыре года, мать начала привлекать ее к готовке и обнаружила энтузиазм и любопытство исследователя. Кулинария была интересна ей не столько с точки зрения результата, сколько в плане материаловедения: как именно разные вещества ведут себя, смешиваясь и подвергаясь термической обработке.

Семья была рада, что ребенок тянется к знаниям. Вскоре они отправились в Орегонский музей науки и промышленности (OMSI) в Портленде, и он стал любимым местом Анушки. Философия OMSI звучит так: «Трогай абсолютно все!» Музей разделен на гигантские лаборатории-зоны (физика, биология, химия, инженерия), планетарий, кинотеатр IMAX и даже пришвартованную рядом настоящую подводную лодку.

Всем посетителям химической лаборатории выдают защитные очки, перчатки и белые халаты, а затем выдают планшеты с описанием опытов и предлагают их повторить. Там Анушка просиживала часами, отказываясь уходить до успешного завершения опыта. Она не пропускала ни одного новшества, и вскоре родители купили ей абонемент на посещение.

Одна из особенностей лаборатории в том, что здесь поощряется метод проб и ошибок. Если опыт не получился или пошел не так, смотритель зала предлагает обсудить, почему так вышло и что можно изменить, чтобы в следующий раз все получилось. Это учит детей рассуждать, а также не отчаиваться после неудач, а пробовать снова и снова.

— Дочери невозможно сказать «это слишком сложно для твоего возраста». Если Анушка видит перед собой закрытую дверь в виде формулы, которую она не понимает, она просто садится за компьютер и не встает до тех пор, пока полностью не разберет всю теорию. Ее упорство превосходит упорство многих взрослых инженеров, с которыми я работал, — отзывался о ней отец, Рави Найкнавэа.

В семь лет Анушка поступила в школу Stoller Middle School. Это муниципальная школа с хорошей репутацией, ради которой ее родители даже сменили район проживания. Им хотелось, чтобы дочь училась не в частной школе, а в общественной, чтобы она могла видеть детей из разных слоев общества и жить среди обычных американцев.

В школе девочке понравилось, но немного огорчал тот факт, что практических заданий, особенно в младших классах, было немного, и все они были простыми по сравнению с тем, что она уже видела и пробовала в Орегонском промышленном музее. Учителя посоветовали ей набраться терпения: после окончания младших классов ее ждали научные ярмарки, где она сможет продемонстрировать любой, самый дерзкий научный проект, на какой способно ее воображение.

Похищала яйца из холодильника 

Научные ярмарки для детей и подростков — распространенная в США практика. Начинается все как школьный проект, который показывают учителям и одноклассникам. Лучшие из таких проектов попадают на городской уровень, затем — на уровень штата, или сразу отправляются на национальные конкурсы, которые проводят крупные компании, такие как Intel или Google.

В средней школе Анушка с головой погрузилась в конкурсы, олимпиады и научные ярмарки. Она занимала призовые места на местных олимпиадах по информатике и математике, но ее амбиции простирались дальше. Она разработала математическую модель распределения фондов для помощи бездомным в Портленде, которая помогла бы равномерно распределять поступающие средства.

В 2015 году Анушка, готовясь к экзаменам, наткнулась в медицинском журнале на информацию о том, что в США количество людей, страдающих от хронических ран, превышает суммарное число пациентов с онкологией. Хронические раны могут образовываться не только из-за травм кожных покровов, вроде ожогов, но и болезней, например, сахарного диабета, ревматоидного артрита, склеродермии и васкулитов.

Школьница узнала, что при всем совершенстве современных медицинских технологий врачам, как и много веков назад, до сих пор приходится заглядывать под повязку на ране, чтобы узнать, пора ли ее менять. Это не только доставляет страдания пациенту, но и замедляет процесс заживления. Поэтому Анушка загорелась идеей создать «умный бинт», который будет сам сообщать медикам, когда пора менять повязку.

Доступа к пациентам с хроническими ранами у девочки не было. Поэтому она создала искусственную имитацию раневой поверхности из дистиллированной воды с поваренной солью, извлеченного из куриных яиц альбумина, пищевых красителей и геля, нанесенных на специальные губки. Мама Анушки, Ракха Найкнавэа, долгое время не могла понять, куда постоянно деваются яйца из холодильника: дочь забыла ей сказать, куда и зачем их уносит. Эксперименты она проводила в уголке родительского гаража, переоборудованном под лабораторию.

В качестве базы Анушка взяла обычный хлопковый медицинский бинт. Ткань должна была оставаться стерильной, дышащей и гибкой, чтобы не доставлять дискомфорта пациенту. На бинт она наносила биосовместимые токопроводящие чернила на основе наночастиц углерода (графена), которые способны выполнять функцию проводов и передавать информацию. Долгое время у нее ничего не получалось: обычный принтер, в который она заправляла картриджи со своими наночернилами, ломался, отказываясь печатать так, как было задумано.

Анушка сама чинила принтер и начинала все сначала. Но чернила постоянно сбивались в комки, засоряли картриджи и выдавали хаотичные данные о влажности.

Когда девушка пожаловалась на это отцу, тот посоветовал ей почитать о фракталах в математике и их применении в современных технологиях, а именно о кривой Пеано и кривой Гильберта. Он и сам использовал их в своих микроконтроллерах, что позволяло сделать достаточно емкий носитель маленького размера. Анушка изучила фракталы, затем попробовала распределить чернила по бинту этим способом, и после этого у нее все получилось.

Изобрела умный бинт

С помощью фена и обогревателей она воссоздавала разную температуру и скорость высыхания раны, круглосуточно замеряя, насколько точно датчики передают изменения влажности на ее компьютер через Bluetooth. После сотен «гаражных» тестов с яичным белком математическая модель доказала свою точность.

Когда условная раневая жидкость, состоящая из воды, солей-электролитов, белков и глюкозы, попадала на бинт, она вступала в прямой контакт с наночастицами графена. Благодаря свойствам этого вещества бинт не только обладал антисептическим действием, но и отправлял информацию в специальное приложение для смартфона.

Администрация школы, в которой училась Анушка, взяла на себя оформление всех необходимых бумаг, чтобы этот проект смог продвинуться дальше школьного уровня. Требовалось подтверждение того, что эксперимент был выполнен с соблюдением всех требований, доказывающих его основательность. Но, несмотря на наличие таких подтверждений, на обоих конкурсах, где Анушка презентовала свое изделие, судьи усомнились, что 13-летняя девочка сумела придумать и воплотить такую сложную вещь лично.

— Моя роль, как отца и профессионала, заключалась лишь в том, чтобы вовремя подсказать ей, где искать нужную математическую литературу, и следить, чтобы ее гаражные опыты с углеродными наночастицами были безопасны для ее здоровья, — говорил в интервью СМИ по завершению всех конкурсов отец девочки.

После защиты проекта у судейских команд, которые слышали, как вдохновенно Анушка рассказывает про фракталы и свойства графена, не оставалось сомнений в том, что она действительно делала все сама. Техническая документация ее проекта помогла ей занять 1-е место на конкурсе Broadcom MASTERS, а само изобретение завоевало специальный приз LEGO Education Builder Award на научной ярмарке Google.

Анушка получила именную стипендию в размере 15 000 долларов на будущую учебу в университете, а также полностью оплаченное путешествие в штаб-квартиру компании LEGO в датском городе Биллунд и год бизнес-менторства от одного из топ-менеджеров LEGO Group.

Училась у бизнес-наставника из LEGO

В штаб-квартире LEGO Анушку больше всего поразил тот факт, что здесь с ней обращались не как с ребенком, а как с коллегой-ученым. Ее обучали основам предпринимательства, чтобы она понимала, как превратить свой «умный бинт» из гаражного прототипа в реальный коммерческий продукт.

Одним из преимуществ ее изобретения было то, что прототип весь состоял из недорогих и не редких расходников, которые можно купить в обычных магазинах. Однако, углубившись в изучение медицинской сферы, Анушка поняла, что ее ждут долгие годы работы над запуском проекта в массовое производство и существенные затраты.

Чтобы медицинский товар попал в больницы США, он обязан пройти сертификацию в Управлении по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA). Получение одобрения FDA требует сотен тысяч долларов и многих лет масштабных клинических испытаний на людях. Кроме того, графен считается потенциально биотоксичным материалом: его влияние на открытые раневые поверхности еще не до конца исследовано, несмотря на то, что такие исследования велись и есть данные о положительных их результатах. Таким образом, превратить «умный бинт» в стремительный и успешный проект не представлялось возможным.

Однако Анушка не отчаялась. Она решила, что этот проект станет первой ступенью на ее пути ученого. После успеха на ярмарке Google она была включена в список «30 самых влиятельных подростков мира» по версии журнала TIME. В 2018 году она получила статус OMSI-Teen, став амбассадором того самого Орегонского музея, с которого началась ее любовь к экспериментам. А международный астрономический союз и Лаборатория Линкольна при MIT после победы в Broadcom MASTERS присвоили ее имя астероиду под номером 33118.

Поступила в Массачусетский технологический университет

— Анушка не просто блестящий ученый, а удивительно скромный и добрый человек. Ее страсть к науке и желание помогать другим по-настоящему вдохновляют всю нашу школу, — сказал на ее выпускном директор школы Флоренс Протопапас.

После окончания школы Анушка поступила в Массачусетский технологический университет, где изучала электротехнику и компьютерные науки. В годы учебы она неоднократно выступала на конференциях TED и TEDx, рассказывая передовой молодежи о новинках в мире высоких технологий.

В вузе она вошла в состав исследовательской группы MIT FutureTech при лаборатории искусственного интеллекта CSAIL, а также стала организатором ежегодного квантового хакатона института (iQuHACK). Это соревнование для программистов, физиков и инженеров, где команды за ограниченное время решают сложные задачи с использованием настоящих квантовых компьютеров. Главная цель таких встреч — находить практическое применение законам квантовой механики, таким как суперпозиция и запутанность, для решения реальных проблем человечества.

В 2026 году Анушка Найкнавэа начала писать дипломную работу, чтобы стать магистром наук, параллельно работая в вузе и проходя несколько курсов дополнительного образования в сфере менеджмента. Ее интересы находятся на стыке квантовых технологий, мирового бизнеса и международных отношений: она до сих пор мечтает помогать людям и приносить пользу.

Источники: curioussciencewriters, ted, societyforscience, girlsinstemblog, indianamericancommunitynews, gothamartists, katu, homegrown, globalindian, teenvogue, oregonlive, snexplores, thehindu