Лекарство от рака и высокоэффективные солнечные батареи: проекты молодых ученых-химиков

Препараты на основе растения, весьма распространенного в Беларуси, могут оказаться эффективными при лечении онкологических заболеваний. У такой тяжелой артиллерии, как химиотерапия, может появиться щадящий аналог.

Корреспондент агентства «Минск-Новости» побывала в кузнице талантов – на химическом факультете БГУ – и узнала, чем в ближайшем будущем удивят страну молодые ученые.

По пути на химфак мое сознание пугало диапазоном образов – от сумасшедших ученых из голливудского кино до знаменитого тандема из сериала «Во все тяжкие». Оказалось, будущие светила белорусской науки – обычные ребята. Но с очень необычными идеями и проектами. Какими – читайте в нашем фоторепортаже.

Оказывается, чабрец может быть базой для противоопухолевого препарата. Глубинным исследованием свойств растения занимается Анастасия Бузук, магистр кафедры аналитической химии.

ZK4A0641 copy

Моя работа посвящена выделению биоактивных компонентов из лекарственных растений, таких как багульник, душица и чабрец, – рассказывает девушка. – Чабрец, к примеру, очень распространенное в нашей стране растение. Главный интерес в нем представляют два вещества – тимол и карвакрол. Эти соединения отвечают за эффективность растения при лечении болезней дыхательных путей. Также они обладают другими видами активности, в том числе противоопухолевой.

ZK4A0638 copy

Конечная цель – выделение карвакрола и создание на его основе уникальных фармпрепаратов. Но перед этим нужно пройти ряд шагов, чтобы само вещество извлечь.

Сейчас разрабатываем наиболее эффективные методы выделения карвакрола из чабреца, – продолжает собеседница. – Кроме этого существует проблема заготовки сырья: не все виды чабреца подходят для использования в качестве сырья в связи с изменчивостью химического состава растения. Усиленно занимаемся решением этой задачи.

Не менее интересный и полезный проект у аспирантки кафедры неорганической химии Александры Федосюк: создание флуоресцентных маркеров на основе полупроводниковых нанокристаллов. Разработка станет настоящим открытием в ранней и сверхчувствительной диагностике раковых заболеваний.

ZK4A0655 copy

Наша лаборатория занимается синтезом полупроводниковых нанокристаллов различной структуры и формы, – с ходу погружает в мир витиеватых терминов Александра. – Одним из перспективных объектов являются квантовые точки – полупроводниковые нанокристаллы.

Поскольку квантовые точки светятся под УФ-излучением, их можно использовать в различных исследованиях как флуоресцентные маркеры. Такие метки – отличная альтернатива органическим флуорофорам (красителям, которыми отмечают больные клетки). Дело в том, что нанокристаллы могут распознавать и отмечать разнообразные типы клеток одномоментно – здоровые, пораженные, мертвые. Более того, они обладают уникальной фотостабильностью: обесцвечиваются медленно, то есть позволяют гораздо дольше проводить процедуру детектирования.

1 copy

Работаем также над изменением поверхности нанокристаллов для дальнейшего присоединения к ней различных биомолекул, – уточняет Александра Федосюк.

2 copy

В рамках дипломной работы будущая аспирантка занималась исследованием Ферстеровского резонансного переноса энергии с нанокристаллов на органические красители. Такие красители используют в фотодинамической терапии рака. Под облучением светом определенной длины волны они вырабатывают особый кислород – синглетный, который приводит к гибели раковых клеток.

К нанокристаллам определенного размера присоединяли данный краситель, – объясняет Александра. – За счет переноса энергии повышалась эффективность выработки синглетного кислорода. При этом, правда, стоял вопрос о возможности применения таких нанокристаллов в терапии. Поскольку квантовые точки невероятно малы, они могут различным образом взаимодействовать с клетками. Поэтому требуются дальнейшие исследования в области выведения нанокристаллов из организма без нанесения ущерба здоровью.

Аспирант кафедры высокомолекулярных соединений Павел Никишев работает над созданием уникального класса мембран. Иначе говоря, барьеров, которые широко используются в различных областях: начиная от применения в легкой промышленности (к примеру, всем знакомые фильтры для воды – это тоже мембраны) и заканчивая энергетикой.

ZK4A0629 copy

– В настоящее время аналоги подобных мембран создают на установках с ускоренными частицами – мини-коллайдерах, атомных электростанциях, – ошарашивает грандиозностью задумки Павел. – Другой вопрос, что в процессе используют нестабильные и токсичные реагенты, да и сама процедура растянута на огромное количество стадий. Мы занимаемся поиском менее токсичных растворителей (их еще называют зелеными). Кроме того, планируем увеличить количество продукта на выходе за счет сокращения числа стадий.

ZK4A0627 copy

Павел делает акцент на высоких функциональных качествах уникальных мембран.

Диапазон пропускной способности таких мембран очень широк, – поясняет он. – Кроме того, за счет использования на одном из этапов создания такого мономера, как изобутилен (производное газа бутилена), для таких барьеров характерна пониженная газопроницаемость. Надеюсь, что подобные мембраны будут интересны в медицинском применении. Сейчас принимаю участие в одном проекте совместно с российскими учеными-физиками. Его цель – создание матрикса (внеклеточная структура ткани) из разлагаемого полимера для регенеративной медицины. Мы хотим создать материал, который увеличит скорость срастания поврежденной костной ткани. Что будет особенно актуально для людей старшего возраста, у которых, как известно, кости после переломов срастаются плохо. Хочется, чтобы создаваемые мной мембраны также нашли применение в аналогичной области.

ZK4A0624 copy

Сделать металлические детали особенно устойчивыми к коррозии и износу поможет магистрант кафедры неорганической химии Александр Логвинович. Благодаря разработкам молодого человека подшипники вашего авто, к примеру, смогут прослужить в разы дольше. Говоря языком цифр, коррозионная устойчивость металла повысится в 6 раз, а износостойкость – в 5,5 раза, что можно с большим успехом использовать в промышленности. Обо всем по порядку.

ZK4A0662 copy

Металлы средней активности – железо, никель, кобальт – используются повсеместно. Но при этом они очень быстро изнашиваются и корродируются, – рассказывает Александр. – Мы решили выяснить, как минимизировать данные негативные процессы. Одним из этапов стала обработка образцов гальванического никеля в ультразвуковом поле растворами различных оксокислот: молибденовой, вольфрамовой, ванадиевой. В результате обработки остатки молекул данных кислот как бы «пришиваются» к поверхности металла, тем самым увеличивая коррозионную устойчивость в 2–3 раза.

3 copy

4 copy

На одном лишь покрытии исследователи не остановились. Пытливые умы решили проверить, нельзя ли улучшить защиту металла.

Существуют такие молекулы – антикоррозионные агенты, которые замедляют разрушение металла, – поясняет химик. – Мы добавили их в раствор кислоты, варьируя мощность и продолжительность облучения, и на выходе коррозионная устойчивость повысилась еще в 3 раза. То есть суммарно получается в 5–6 раз.

Сейчас Александр Логвинович работает в еще более эффективном направлении – создании не только внешней – пленочной – антикоррозионной защиты, но и внутренней, когда необходимые частицы попадают внутрь гальванического металла.

Солнечные батареи в ближайшем будущем планирует внедрить в производство аспирант кафедры электрохимии Павел Чулкин. Казалось бы, солнечные батареи – давно не новость. Однако проект Павла обещает особо эффективные источники энергии.

ZK4A0670 copy

Солнечные батареи, которые сегодня производят промышленно, имеют КПД около 7 %, что в основном связано с низкой эффективностью преобразования световой энергии, – поясняет он. – А эффективность наших экспериментальных образцов, в основе которых так называемые жидкие ячейки, составляет 65 %, что обеспечит КПД более 30 %. Пока у нас в наличии только небольшие образцы, используемые в лаборатории. Для применения в промышленных масштабах еще предстоит большая работа: надо учесть возможности коррозии при длительной работе на воздухе, вытекание электролита и прочее.

Интересуюсь, любое ли производство сможет позволить себе такую высокоэффективную «зарядку».

На сборку одного фотоэлемента тратим не более 20 тысяч рублей. А пользы от него гораздо больше, чем от обычной батарейки. Естественно, нельзя сразу рассчитывать на стопроцентное внедрение и полную замену оборудования такими солнечными батареями. Будем начинать с малого, а там – посмотрим, – услышала в ответ.

Магистрант кафедры радиационной химии и химико-фармацевтических технологий Кирилл Проценко занимается изучением свободнорадикальных реакций повреждения сфинголипидов. Многоэтажное название сводится к довольно прозаическому смыслу: данные вещества в поврежденном состоянии способны вызывать такие патологии, как болезнь Альцгеймера, сахарный диабет, злокачественные новообразования. Кирилл совместно с коллегами по кафедре занимается поиском веществ, которые будут регулировать подобные процессы, препятствовать накоплению токсических продуктов и, соответственно, развитию заболеваний.

ZK4A0666 copy

Сфинголипиды – одна из важных составляющих клеток организма, – объясняет химик. – Но продукты превращений данных веществ (например, под воздействием УФ-излучения солнечных лучей) способны приводить к мутациям и развитию онкозаболеваний, взаимодействуя с цитоскелетом клетки и ДНК. Увеличение количества таких частиц приводит к развитию ряда заболеваний. Поэтому создание активных препаратов, эффективных стабилизаторов, различных БАДов – очень перспективное направление.

ZK4A0663 copy

Еще одна не менее полезная идея – создание вещества, которое будет запускать отмирание поврежденных клеток, при этом не затрагивая здоровые части организма. Кирилл Проценко говорит, что такой препарат будет также эффективен при лечении онкологических заболеваний. В перспективе это может стать отличной альтернативой химиотерапии, которая, убивая раковые клетки, как известно, не щадит здоровье в целом.

Фото Сергея Лукашова

Перепечатка материала без письменного разрешения УП «Агентство «Минск-Новости» запрещена

 

Самое читаемое