ПРЕВРАЩЕНИЯ
В ОГРАНИЧЕННОМ ПРОСТРАНСТВЕ
В стремлении помочь человеку одолеть подступающие к нему недуги объединяются специалисты разных специальностей. Медики, биологи, химики, действуя единым фронтом, предложили немало эффективных средств в борьбе с грозными заболеваниями. Но иной раз случается и так, что даже те коллективы, которые, казалось бы, в своих исследованиях далеки от человека и проблем его здоровья, выходят на медицинскую тематику.
Л. Юдина, «НВС»
В лаборатории интеркаляционных и механохимических реакций Института химии твердого тела и механохимии исследуют механизмы химических реакций в нанореакторах на основе неорганических матриц сложного типа, а также применение нанореакторов для синтеза наноразмерных систем.
Нынешний ее заведующий доктор химических наук Виталий ИСУПОВ, чей трудовой стаж в Сибирском отделении равняется трем с половиной десятилетиям, пришел стажером-исследователем сразу после окончания НГУ в лабораторию Владимира Вячеславовича Болдырева, ныне академика, которая занималась изучением кинетики и механизма химических реакций в твердом теле и базировалась в Институте химической кинетики и горения.
Позднее подразделение в полном составе было переведено в Институт физико-химических основ переработки минерального сырья (ныне Институт химии твердого тела и механохимии), где Виталий Петрович трудится и сейчас.
— Остались верны раз избранному научному направлению?
— Пожалуй, это так. Эта тема была сквозной во всех исследованиях, моей путеводной звездой.
— И никаких отклонений — шаг влево, шаг вправо?
— Увлечения, разумеется, были и есть. Например, занимался и, в какой-то степени, продолжаю заниматься химией соединений лития. И кандидатская моя связана была именно с этой проблематикой. А вот докторская защищена по физико-химии интеркаляционных соединений слоистого типа. Последние годы лаборатория активно занимается изучением химических реакций в нанореакторах на основе интеркаляционных соединений слоистого типа, применением нанореакторов для синтеза наносистем.
— Скажите, Виталий Петрович, нанореакторы, наносистемы — это актуально, модно, заниматься ими престижно?
— Когда мы начинали в начале 90-х годов, направление не вызывало того особого интереса, о котором достаточно много пишут сейчас.
— Что же послужило толчком к изменению взглядов на проблему?
— Пришло понимание того, что процессы, о которых идет речь, весьма необычные по своей природе, могут вывести на новые материалы, явления, эффекты. В качестве иллюстрации процессов, происходящих в нанореакторах, можно провести сопоставление с химическими реакциями в жидкостях, протекающими в макрообъемах, например, обыкновенной химической пробирке. Количество молекул, находящихся в контакте со стенками, составляет малую долю от молекул, расположенных во всем макрореакторе-пробирке. Поэтому природа стенок реактора относительно мало влияет на химический процесс. А когда химические превращения идут в ограниченном пространстве, крошечном объеме, сопоставимом с размером молекулы, ситуация совершенно иная. В таком микрореакторе практически все реагирующие частички находятся в контакте со стенкой. Варьирование природы стенки позволяет задавать ту или иную ориентацию реагирующих между собой молекул и реализовать такие химические процессы, которые трудно осуществить в химической пробирке.
— То есть, вы по-своему «руководите» движением молекул?
— Можно сказать и так. Нанореактор «дисциплинирует» молекулы. В объеме пробирки они под действием тепла перемещаются достаточно хаотично и организовать их необходимую пространственную ориентацию практически невозможно. В новых условиях, запуская определенный химический процесс, мы пространственно ориентируем молекулы. Становится возможным получить вещество с заданными свойствами.
— Где можно использовать обозначенные процессы?
— Например, в процессах полимеризации органических молекул. У ряда органических полимеров (полианилин и др.), состоящих из ароматических молекул, с определенным характером ориентации фрагментов друг относительно друга, появляется довольно высокая электронная проводимость. То есть, если имеется возможность реализовать процесс полимеризации при определенной ориентации мономеров, то можем получить вещество с достаточно высокой электронной проводимостью, т.е. органический проводник.
В лаборатории на эту тему была выполнена интересная работа. В нанореакторе слоистого типа мы провели процесс полимеризации ароматических молекул. Образующиеся в результате полимеризации длинные цепи таких молекул содержат определенным образом ориентированные, друг по отношению к другу, фрагменты и обладают неспаренными электронами. Грубо говоря, электронной проводимостью.
— В растворе подобный эффект возможен?
— В растворе так не получается. Процесс полимеризации происходит при достаточно произвольной ориентации молекул и желаемого эффекта не достигается.
Еще одно направление деятельности лаборатории — синтез в нанореакторах металлических ферромагнитных наночастиц, которые могут быть использованы для получения магнитных носителей лекарственных препаратов. Тема эта, сравнительно новая, привлекает пристальное внимание специалистов — она на слуху, наверное, лет десять-пятнадцать.
Суть здесь в следующем. Для ряда заболеваний важно обеспечить адресность доставки лекарственного препарата к пораженному участку человеческого тела.
У ученых достаточно давно появилась красивая идея на этот счет. Взять микронную или субмикронную ферромагнитную частичку, нанести на нее инертную оболочку, «прикрепить» к поверхности этой оболочки молекулы лекарственного препарата и ввести конструкцию в кровь. Управляя магнитным полем, можно локализовать магнитный носитель с лекарством в нужной точке человеческого тела и доставить последнее по адресу. Такой подход позволяет решать сразу несколько задач. Во-первых, транспортировка по адресу, во-вторых, сокращение количества вводимого в организм препарата и, в-третьих, повышение эффективности излечения. Однако реализация такой идеи требует решения многих задач. Одна из них — существенное повышение емкости такого носителя по отношению к лекарственным компонентам. Если емкость маленькая, то, чтобы обеспечить необходимую дозу, требуется вводить много вещества. А организм в любом случае отрицательно реагирует на инородные включения, и чем их больше, тем реакция острее. Наши исследования по синтезу в нанореакторах металлических ферромагнитных наночастиц могут позволить существенно увеличить емкость ферромагнитных носителей.
— Как вам это удалось?
— Получаем химическим путем систему, которая состоит из ферромагнитных частиц и матрицы, способной фиксировать молекулы лекарственного вещества по всему своему объему.
— Что-то не очень представляю…
— Вот вам пример. Возьмем маленькую булочку с изюмом. Изюм — это те самые ферромагнитные частички, которые обеспечивают необходимые магнитные свойства носителя. Хлебный мякиш — среда, которая является носителем лекарства и в которой лекарственное вещество может занимать десятки процентов по объему.
Таким образом, у нас появляется возможность существенно увеличить суммарную емкость ферромагнитного носителя. Свои результаты по ферромагнитным носителям нового типа изложили на ряде конференций. Получили грант РФФИ для ведения работ.
— О клинических испытаниях речи пока не идет?
— О, до этого очень далеко! Пока это, по-существу, поисковая работа. Ведем ее меньше года, многое предстоит исследовать. Как быстро будем продвигаться вперед, зависит от многих факторов, в частности, поступления поддерживающего финансирования.
— А кому-то из коллег еще пришла в голову та же красивая идея?
— Уверен, где-то занимаются подобным, хотя пока в научных журналах информации не появилось. Но направление чрезвычайно интересное, значит, не может не привлечь внимания исследователей. Тем более мы свои результаты озвучили на конференции.
— Что еще входит в круг научных интересов коллектива?
— В 2004 году в состав нашей лаборатории влилась группа сотрудников из лаборатории механохимических реакций с известными специалистами-механохимиками докторами наук Евгением Григорьевичем Аввакумовым и Мариной Васильевной Чайкиной. На базе разработанного этой группой метода мягкого механохимического синтеза неорганических соединений в настоящее время в лаборатории ведутся исследования по созданию методов получения наноразмерных частиц оксидных материалов, а также гидроксилапатита, которые могут быть использованы как наполнители полимеров, в топливных элементах, в медицине и т.д. Следует отметить, что наряду с созданием методов в лаборатории ведется работа по созданию механохимической аппаратуры, необходимой для реализации этих процессов.
Фото В. Новикова
стр. 4
| 
