Максим Пугачевский: Ищем. Дерзаем. Изобретаем!

В предыдущем номере нашего журнала ректор Юго-Западного государственного университета  Сергей Емельянов  рассказал о миссии вуза как участника федеральной программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».  Сегодня эстафету принимает доктор физико-математических наук,  директор регионального центра нанотехнологий Максим Пугачевский.

Региональному центру нанотехнологий скоро исполнится 15 лет. Он «родился», когда в стране только заговорили о нанотехнологиях. Его история началась скромно: с компьютерного стола и стула. Теперь это – мощный научный центр, инновационная площадка с большими прикладными возможностями, наукоемким и высокотехнологичным оборудованием.

В рамках программы академического лидерства «Приоритет-2030» в центре организовали четыре самостоятельных лаборатории: биомедицинских нанотехнологий, наноматериаловедения, магнитных жидкостей и светотехнических испытаний. Научный потенциал сотрудников, владение наукоемкими технологиями и методами дают возможность решать серьезные задачи в различных научных и прикладных областях. Примеров тому множество. Но пусть об этом расскажет директор центра и руководитель лаборатории биомедицинских нанотехнологий Максим Пугачевский.

Шедевры под микроскопом

По мере развития нанотехнологий мы используем новые способы моделирования и синтеза структур, в том числе на атомарном уровне. Образно говоря, создаем под микроскопом настоящие шедевры – материалы с заданными характеристиками для конкретной задачи. Они особенно актуальны и востребованы в настоящее время, когда промышленность испытывает острую необходимость в замене зарубежных устройств отечественными аналогами. Изготовление любых из них начинается с материалов. Не будет материалов – не будет устройств. В рамках программы импортозамещения мы предлагаем предприятиям технологии и рецепты, по которым они могут производить собственные материалы с требуемыми характеристиками для своих изделий.

Эта задача является сейчас очень актуальной. Представители многих предприятий как Курска, так и других регионов обращаются в наш центр. Заключаем договоры на выполнение работ, качеством которых заказчики остаются довольны. Для Курского электроаппаратного завода, к примеру, выполняем работы по исследованию пластиковых корпусов электрических выключателей. Наши прогнозы по поводу наиболее оптимальных материалов и покрытий, как правило, оправдываются.

Путешествие в неведомое

Незаметно ушли в прошлое люминесцентные лампы. Их место заняли светодиодные. Они обладают лучшими эксплуатационными характеристиками, потребляют меньше электроэнергии, а служат дольше. Казалось бы, ну что еще нам нужно? Ан нет! Сотрудники лаборатории светотехнических испытаний озадачились идеей создания искусственного солнечного света на базе светодиодных материалов с добавлением квантовых точек. Вступить в соперничество с Солнцем, которое дает самый благоприятный для глаз свет? Почему бы и нет?! Тем более что кое-что уже получается. На ­Армавирском предприятии изготовили и исследовали первую партию новинок. Действительно, коэффициент светопередачи повысился, свет стал более приятным и естественным.

А мысль на этом не останавливается, влечет дальше, потому что, заглянув внутрь материала с помощью рентгеновских методов, подпадаешь под магию открывшихся тайн. И путешествие в неведомое продолжается…


Идеи. Гипотезы. Открытия.

По данным Минздрава РФ, около четырех миллионов россиян страдают онкологическими заболеваниями. Более того, ежегодно выявляют около шестиста тысяч новых случаев. Медицина также не стоит на месте в попытках найти более эффективные способы лечения рака. Свою лепту вносит и коллектив центра нанотехнологий.

Мы разработали вещества, которые обладают действительно селективным эффектом. Их действие заключается в следующем. Частицы-сенсибилизаторы, которые мы изготовили, узнают раковые клетки и избирательно уничтожают их, а здоровые клетки, наоборот, защищают от возникающего в процессе лечения окислительного стресса.

Эта технология может стать революционной и прорывной в области борьбы с онкологией, особенно при лечении рака мозга. Проблема в том, что он быстро переходит в неоперабельную стадию, потому что удаление злокачественного или доброкачественного образования без нанесения критического повреждения мозгу невозможно. Мы же можем изготовить малоинвазивные стереоскопические иглы толщиной всего в сотни микрометров. С их помощью можно войти в полость мозга и внести действующее лекарство непосредственно внутрь опухоли.

Более того, за счет селективного действия наших наночастиц можно эффективно бороться с раковыми клетками и одновременно защищать здоровые структуры, что очень важно, потому что в мозге нет незначимых клеток, каждый нейрон отвечает за критически важную функцию: дыхание, сердцебиение и так далее. Повреждение любого из них фатально для человека. Наш метод позволил бы провести максимально безопасное и эффективное лечение, увеличивая шансы на благоприятный исход.

 Идея родилась в нашем центре. Убедившись, что полученные нами частицы эффективно работают на органических системах, мы обратились к ученым КГМУ, коллегам по консорциуму, созданному в рамках федеральной программы «Приоритет-2030», с предложением провести совместную экспериментальную работу на биосистемах, на что они с готовностью откликнулись.

Я благодарен директору НИИ экспериментальной медицины Елене Борисовне Артюшковой за то, что она с огромным энтузиазмом включилась в работу. Мы совместно с коллегами из КГМУ сейчас проводим исследования на клеточных культурах. Они достаточно обнадеживающие и позволяют перейти к следующему этапу – проведению испытаний на животных моделях. Впереди – клинические исследования.

Также поддерживаем деловые связи с учеными университета ИТМО. В Санкт-Петербурге он известен как институт точной механики и оптики. Мой коллега, с которым мы тесно сотрудничаем, разрабатывает новые материалы и методы, которые могут быть использованы в области биомедицины. Он изучает свойства гиалуроновой кислоты, которая может быть использована для создания адресных методов доставки лекарственных средств внутрь организма.

Почему возникла такая необходимость? Потому что за каждой таблеткой тянется шлейф противопоказаний, так как лекарство не обладает избирательностью. Чтобы избежать нежелательных последствий, необходимо создать такую концентрацию веществ в организме, которая бы оказала терапевтический эффект именно для пораженного органа.

Один из способов решения проблемы – создание адресной доставки лекарства. Эту функцию должна выполнять оболочка с избирательным свойством по отношению к тому или иному органу, служить своеобразным почтовым адресом, пропуском к нужному органу и ­раствориться именно там, где необходимо. Питерские коллеги предложили сделать совместный проект, который на первый взгляд кажется фантастическим и архисложным. Мы же – специалисты по разгадыванию сложных загадок и их претворению в реальную жизнь!

Ужасно интересно всё то, что неизвестно

Как-то я насчитал, что в настоящее время мы решаем более сорока задач. Одна из интереснейших разработок, которую также сделали вместе с коллегами КГМУ, это – создание частиц, которые обладают защитными свойствами от радиации для живых организмов. Необходимость в этом серьезная. Радиационное воздействие от солнечных вспышек и космического излучения из-за истончения озонового слоя негативно воздействует на людей. Также лучевая терапия при лечении онкологических заболеваний чревата повреждением здоровых тканей.

Известно, что ЮЗГУ позиционирует себя как космический вуз, имеет возможности для запуска в космос спутников и в стратосферу аппаратов, подвешенных на воздушном шаре. Вот такой стратонавт прошлым летом поднялся на высоту 25 километров. На борту находилась барокамера с выращенными клетками и созданными в региональном центре нанотехнологий уникальными наночастицами, которые способны защитить клетки от радиации.

Для эксперимента важно было сохранить температуру внутри барокамеры ровно 37 градусов. Если бы она была выше, клетки могли погибнуть, если ниже – в них бы затормозились биологические процессы и эксперимент бы не удался. Учли и суровые условия стратосферы: минус 50 градусов по Цельсию и давление в тысячу раз меньше атмосферного.

 Через три часа полета материал был извлечен из камеры и исследован в полевых условиях с помощью специального биомедицинского МТТ-теста с целью определения количества выживших клеток и влияния естественного радиоактивного излучения на живые клетки, которые были защищены наночастицами оксида церия.

Во время полета датчики зафиксировали мощную солнечную вспышку, в сорок раз превышающую и без того высокий радиационный фон на той высоте. Как будто специально для нас! Без вспышки эффект радиационного воздействия был бы не столь выраженным. К счастью, погибло только 20–25 процентов клеток, остальные выжили. У нас все получилось! Это вселило надежду на то, что частицы, которые мы создали, являются мощными антиоксидантами и способны защищать здоровые клетки от радиационного воздействия.

Добавлю, что страто­сферный аппарат создали участники студенческого конструкторского бюро инженерно-космической школы ЮЗГУ под руководством Валерьяна Алексеевича Пиккиева. Им помогали школьники. Аппарат состоял из специальных датчиков, микроконтроллера и двух радиомодулей, GPS-навигации. МКА совместно с барокамерой передавала на Землю все необходимые характеристики для поддержания температурных показателей и сохранения жизнеспособности клеток.

Данный эксперимент стал уникальным, поскольку никто в мире еще не реализовывал комплекс таких инновационных идей.


Кто творит эти чудеса?

Региональный центр нанотехнологий своим «рождением» обязан моему научному руководителю Александру Павловичу Кузьменко. Он, создавая центр, выполнил архисложную задачу, практически с нуля оснастил его современным наноинструментальным оборудованием, что в первую очередь оказалось возможным только благодаря поддержке и воле ректора Сергея Геннадьевича ­Емельянова. Александр Павлович сейчас продолжает вести серьезные исследования по нескольким научным направлениям.

Я, приехав с Дальнего Востока, легко вклинился в мощный, талантливый коллектив. У нас в штате всего пять специалистов-ученых. Но идеи, которые у кого-то одного рождаются, всеми подхватываются и реализуются с огромным рвением. При этом каждый имеет собственное научное направление. Например, заместитель директора Алексей Вячеславович Кочура занимается созданием материалов для спинтроники – нового направления в области квантовых и нейроморфных приложений. Владимир Викторович Родионов создает специальные защитные покрытия и материалы, которые способны поглощать электромагнитные волны в широком частотном спектре, включая СВЧ-диапазон. Образно говоря, надевает на объекты шапки-неви­димки. Мы охотно привлекаем к экспериментам и исследованиям студентов и аспирантов, пробуждаем у них интерес к науке.

Наш вуз силен подготовкой будущих специалистов. Активно сотрудничаем с научными центрами Москвы, Санкт-Петербурга, что позволяет нам насыщаться новыми идеями. Может быть, беремся за слишком амбициозные задачи, но очень хочется сделать то, что было бы полезно человечеству. А по большому счету, все достижения – это результат слаженной работы коллектива вуза и свидетельство того, что университет обладает необходимым потенциалом для дальнейшего развития и выполнения намеченных целевых показателей программы «Приоритет-2030».

Записала
Галина ЧЕМОДУРОВА


< Вернуться к содержанию

VIP # 01-2024

Комментарии пользователей



Последний комментарий