aif.ru counter
42

Ради жизни на земле

Ивановский Институт химии растворов им. Г.А. Крестова Российской академии наук делает ставку на молодых учёных.

«Настоящий учёный, занимаясь наукой, старается дойти до сути в исследуемом вопросе. Образно говоря, пытается распознать и понять основу и причины явления настолько глубоко, насколько у него хватает инструментов: интеллектуальных, исследовательских, человеческих.

И в дальнейшем получает результаты, представляющие научный интерес, которые в дальнейшем анализирует с этой точки зрения», - говорит директор Института химии растворов им. Г.А.Крестова Российской академии наук доктор химических наук Михаил Киселёв.

По мнению Михаила Киселёва, всякое применение научных исследований - это, прежде всего, фундаментальное открытие, фундаментальное исследование, которое затем так или иначе может найти свое практическое применение: «Роль молодых учёных в науке исключительно важна - они её будущее, кадровый и интеллектуальный резерв как самой науки, так и всего общества в целом. Я горжусь нашими молодыми учёными. Их уникальные разработки - это действительно научные ноу-хау. Они открывают богатые перспективы развития и применения на практике совершенно новых для человечества продуктов. Они делают современную науку, делают имя Институту. Каждый из ведущих молодых учёных института, так или иначе, связан с наукой о жизни, которая очень востребована».

Предлагаем познакомиться с этими ведущими сотрудниками института. Все они - молодые, энергичные, уже хорошо известные в научных кругах, публикуют статьи в научных журналах и в буквальном смысле всю жизнь посвящают науке. За ними - будущее.

«Комплексы жизни»

Наталия Геннадьевна Бичан, кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории 2-3 «Синтез и реакционная способность металлопорфиринов в растворах», занимается изучением порфиринов. Это соединения с уникальными свойствами. Основные, наиболее яркие представители таких структур - это так называемые «комплексы жизни». Это, например, хлорофилл растений и гем крови, входящий в состав гемоглобинов.

«Объекты, с которыми мы работаем, - это порфирины и их комплексы с металлами. Мы занимаемся синтезом молекулярных систем с заданными свойствами. Сейчас особенно актуальны исследования, связанные с разработкой фотоактивных материалов для преобразования солнечной энергии и перспективных в области антибактериальной фотодинамической терапии. Вообще, стоит отметить, что большое количество порфиринов было исследовано в качестве сенсибилизаторов для фотодинамической терапии онкозаболеваний. Поглощая свет, молекула фотосенсибилизатора вступает в фотохимические реакции, в результате которых образуются активные формы кислорода, которые и вызывают гибель раковых клеток», - рассказывает Наталия Геннадьевна.

Она также ведёт исследования, имеющие непосредственное отношение к фотодинамической антибактериальной терапии. Это необходимо для создания нового поколения антибактериальных материалов. Они могут активно использоваться в медицине.

«Также мы работаем с различными наноформами углерода, на их основе и на основе вышеупомянутых порфиринов мы получаем соединения с необходимыми нам свойствами, в том числе с магнитными. Область применения таких магнетиков лежит в интересах создания магнитных охлаждающих установок, затрагивает медицинскую проблему гипертермии», - рассказывает учёный. И отмечает, что в научных разработках помогает сотрудничество с другими институтами.

«Без фундаментальных основ и исследований практической реализации никогда не будет. Именно плодотворное сотрудничество между теоретиками и практиками и приводит к желаемому результату».

Фото: Фото автора

Сенсор и биофункциональная система

Матвей Сергеевич Груздев, кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории 1-8 «Структура и динамика молекулярных и ион-молекулярных растворов», вместе с коллегами занимается новым видом соединений - разветвлёнными металлосодержащими дендримерами. Это макромолекула с симметричной древообразной структурой.

«Мы начинали с линейных жидкокристаллических металлокомплексов, в которых молекулы упорядочены относительно друг друга, и под действием магнитного импульса спин иона металла переходит из одного состояния в другое. Для чего это нужно?

Начиналось всё с отрицательных температур, с целью получить материал, который работает, например, в условиях Арктики. Там, где есть минусовые температуры, а обычная электроника выходит из строя.

Нужно, чтобы под действием приложенного магнитного поля молекулы ориентировались в определённый порядок, и, таким образом, проявлялся сенсорный механизм воздействия. Сейчас стараемся синтезировать бифункциональные системы, которые отвечали бы заданным свойствам, чтобы довести их до прототипа. Стараемся делать соединения, которые заинтересует другие сферы науки. Работаем с несколькими институтами, заинтересованными в сотрудничестве, где можно проводить специализированные исследования», - рассказывает учёный.

«В направлении жидкокристаллические материалы, которым, в том числе, занимается Матвей Сергеевич, Иваново - пионер. Это направление всегда было достойно представлено Ивановской научной школой и сейчас успешно развивается», - уточняет директор института.

Вызов для мировой науки

Юрий Алексеевич Будков, доктор физико-ма­те­ма­ти­чес­ких наук, кандидат химических наук, заведующий лабораторией 1-8 «Структура и динамика молекулярных и ион-молекулярных растворов», занимается теорией и моделированием свойств материалов самого широкого спектра - от полимерных материалов, коллоидных систем, электролитных систем, полиэлектролитных систем. Вот что он рассказывает:

«Современная наука в последние годы развивается по направлению создания свойств неких материалов с заранее программированными, предсказуемыми свойствами и воздействиями, с помощью которых эти свойства можно контролировать. Это так называемые «умные материалы». Это некое обобщающее понятие.

Сейчас, чтобы создать тот или иной материал и управлять его свойствами, заранее необходимо понимать, какие физические механизмы будут отвечать за контроль. Это некие частные случаи некоей общей идеи, которая заключается в том, чтобы под конкретную технологическую задачу создать некий материал. И на основе некоторого набора стимулов заведомо определить их набор, чтобы в реальных практических условиях была возможность контролировать эти свойства.

Материаловедение - наука дорогая, требует использования большого количества материалов. Предполагается, что они синтезируются. Поэтому в последнее десятилетие в науке назрела практическая необходимость иметь какую-то методологию, которая позволяла бы хоть как-то прогнозировать свойства. Эта методология на сегодняшний день включает в себя целый комплекс методов: методы компьютерного моделирования, прежде всего, молекулярная динамика, квантовая химия, и целый набор теоретических методов, которые развивались с середины XX века, основанные на фундаментальных исследованиях теоретической физики. Прежде всего, методы статистической механики, методы физической кинетики, и многое другое. Это тот базис физической химии, который основан на достижениях современной теоретической физики.

Моё направление связано с тем, чтобы на основе физических принципов строить такие модели, с помощью которых можно заранее было бы спрогнозировать поведение того или иного материала под воздействием того или иного стимула. Это вызов для мировой науки, потому что сейчас для некоторых материалов достигнуты такие возможности, которые позволяют, вообще не проводя эксперимент, предсказывать свойства, и уже потом в условиях химического синтеза получать то, что предсказывает теория. Это достигнуто в полимерных материалах, в кристаллах».

Для здоровья и безопасности человека

Ирина Владимировна Терехова - доктор химических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории 4-1 «Физическая химия лекарственных соединений».

«В наших интересах лежит область фармацевтической химии, науки, которая занимается изучением лекарственных соединений. Разработка эффективных лекарств - процесс длительный и, с точки зрения химика, состоит из нескольких этапов: органический синтез с последующим проведением скрининга тех соединений-кандидатов, которые способны проявлять терапевтическое действие и могут быть в дальнейшем использованы для лечения различных заболеваний, а также изучение свойств лекарств и поиск путей их усовершенствования, улучшения, чтобы лекарственные соединения проявили большую активность.

Мы изучаем фармакологически значимые свойства лекарственных соединений, такие, как растворимость, скорость растворения, мембранная проницаемость. Именно они определяют биодоступность препарата - то есть то его количество, которое поступает к месту действия после введения в организм. Поскольку большая часть лекарств на фармацевтическом рынке представлена в виде таблеток, то растворимость и скорость растворения - ключевые параметры. И мы пытаемся их повысить за счет различных солюбилизаторов. К их числу относятся биосовместимые полимеры и поверхностно-активные вещества, способствующие растворению труднорастворимых фармакологически активных ингредиентов в водной среде. Мы исследуем мицеллярные системы, которые можно рассматривать как небольшие контейнеры, внутрь которых включается лекарственное соединение, что способствует повышению растворимости и является своего рода транспортом лекарств.

На протяжении многих лет мы изучаем циклодекстрины - солюбилизаторы природного происхождения, относящиеся к группе олигосахаридов. Способность циклодекстринов к образованию комплексов включения с молекулами лекарственных соединений определяет процесс солюбилизации. Относительно недавно мы стали заниматься металлоорганическими каркасами на основе тех же циклодекстринов. Это кристаллические носители с пористой структурой, в которые можно загрузить большое количество лекарственных соединений. Но потом, когда загруженный лекарством каркас попадает в организм человека, он разрушается, и дальнейший транспорт фармакологически активного соединения к месту действия осуществляется за счёт комплексообразования с циклодекстрином.

Важно не только повысить растворимость лекарства. Параллельно необходимо контролировать, как выбранный солюбилизатор влияет на мембранную проницаемость. Должен быть баланс между растворимостью и проницаемостью - двумя основными параметрами, определяющими биодоступность лекарства.

Мы в своих исследованиях стараемся приблизить in vitro эксперименты к условиям in vivo. Это технология выполнения экспериментов, когда опыты проводятся «в пробирке», вне живого организма, но в условиях, максимально приближенных к естественным. Поэтому для моделирования поведения наших лекарственных соединений мы используем биорелеватные среды. Они были разработаны достаточно недавно в Германии, а в Англии сейчас существует специальная фирма по разработке их составов. Эти среды моделируют сок желудка и кишечника, натощак или после приёма пищи. В состав биорелеватных сред, помимо неорганических компонентов, входят желчные кислоты, пепсин, лецитин и другие органические соединения, и именно с их помощью можно получить более точную картину, как лекарственные средства будут себя вести в организме человека.

Активно сотрудничаем с Уфимским федеральным научным центром, медики-биологи которого проводят испытания на крысах. Мы анализируем, насколько действительно повысилась биодоступность препарата, и делаем выводы, какой солюбилизатор наиболее эффективен», - рассказывает Ирина Владимировна.

Изучить жизнь молекулы

«В 2019 году нам удалось получить государственное финансирование. Фактически это целая программа развития приборного парка института. Первую часть этой программы выполнят уже в этом году: почти как новогодний подарок мы получим дорогостоящий прибор, который нам крайне необходим, - дифрактометр.

Есть надежда, что в течение трёх лет, во время действия этой программы, мы получим несколько таких приборов. Один из них позволит визуально увидеть молекулярную структуру.

В следующем году в рамках этой программы надеемся получить ещё более интересный прибор, который позволяет фотографировать внутреннюю жизнь молекулы. Это флуориметр временного разрешения», - резюмирует Михаил Киселёв.

Оставить комментарий (0)

Топ 5 читаемых

Самое интересное в регионах