Поиск - новости науки и техники

Что на вдохе? Микробов и опасные вещества быстро и безошибочно выявит методика, разработанная пущинскими учеными.

По идее, фонд “Сколково” должен вдохнуть жизнь во многие отечественные инновационные разработки, которые, как известно, “пробить” в России очень непросто. Так ли это, покажут ближайшие годы. А пока идет отбор проектов, достойных начинать свой путь к потребителю в иннограде “Сколково”. Среди тех из них, что поступили из Пущина, “добро” получил пока один. Посчастливилось проекту, в основу которого положены работы заведующего лабораторией нанотехнологий и наноструктур Института теоретической и экспериментальной биофизики (ИТЭБ) РАН доктора физико-математических наук Виктора Морозова. Путь к признанию его заслуг Родиной оказался сложным и долгим.
Начиналось с непризнания
Технология, оцененная наконец и в России, – результат 40 лет кропотливых исследований. В далекие 1970-е слово “нано” не было  таким популярным, как сегодня, тем не менее некоторые ученые хорошо понимали, что за ним стоит. И уже тогда вплотную занимались связанными с этим проблемами. Среди них был и Виктор Морозов, который начинал свой путь в науке под руководством известного биофизика Симона Шноля, заведующего лабораторией физической биохимии ИТЭБ.
 – Я благодарю судьбу за то, что в нужное время в нужном месте попал к нужным людям,  – говорит Виктор Николаевич. – Молодая лаборатория, молодой институт… Бурлила мысль, бурлила жизнь. А какие тогда были семинары и курилки! Какие там рождались смелые, гениальные идеи. В то время невозможно было заниматься чем-то мелким.
Тема исследования, которую предложил молодому ученому Симон Эльевич, касалась одной из наиболее сложных проблем биологии. Было известно, что структура белков не фиксирована, разные части молекулы как-то движутся друг относительно друга. Но каков характер такого движения? Чтобы понять это, Виктор Николаевич изучил особенности деформации и упругость этих сложных молекул в так называемых белковых кристаллах. В процессе решения увлекательной задачи выяснилось, что из белков можно делать чувствительные химические сенсоры, которые способны определять различные примеси в окружающей среде.
К сожалению, в нашей стране эта технология оказалась ненужной. Не было возможности даже запатентовать ее: специалист сообщил Морозову, что новые принципы у нас не патентуются. Вот если бы, образно говоря, в старом утюге просверлили какую-то дополнительную дырочку, которая усовершенствовала бы модель, то это другое дело. А предлагать нечто принципиально новое – безнадежное дело.  
– В результате у меня развилось стойкое отвращение к патентованию чего-либо, –  признается Виктор Николаевич. – Технологию я описал в статьях, опубликованных в отечественных и зарубежных научных журналах. Позже удалось все же оформить и довольно куцый российский патент.
Японцы в помощь
Ситуация кардинально изменилась в начале 1990-х, но не в нашей стране. Нью-Йоркский университет, где Морозов проработал шесть лет, получил патент на его технологию. А лицензию на производство приборов приобрела японская компания. Она же оплачивала исследования Виктора Морозова. Если быть точнее, японская компания лицензировала метод изготовления микрополосок из белка для механохимического сенсора. На это было потрачено большое количество денег, восемь лет, много усилий по проведению маркетинговых исследований, запуску производства, прежде чем в 2005 году появился первый продукт. Теперь японцы обладают правом на монопольное производство сенсоров сроком на 20 лет.     
В 1998 году Морозов вернулся в Пущино, но через два года снова был вынужден уехать в США из-за грянувшего дефолта – на этот раз в Калифорнию, затем в Вирджинию.  
– Как жилось в Америке? – спрашиваю Виктора Николаевича.  
 – Если говорить о научной жизни, то она везде, в принципе, одинакова. Однако в США легче работать. Практически никаких проблем с оборудованием, реактивами. Кроме того, много помощников-лаборантов. Но жить в Америке сложнее, там более жесткие правила. Есть гранты – значит есть работа и зарплата. Нет – можно остаться без средств вообще.
Оперативная точность
По всей видимости, теперь Виктор Морозов вернулся на родину окончательно. Здесь подрастают внуки, да и перспективы открылись. Наконец, и в России начнут применять новые разработки пущинского ученого.
В проекте, который выбран Сколковским фондом, используются две инновации. Первая основана на применении специальных фильтров для быстрого сбора аэрозолей. Эти фильтры – тончайшие пленочки, состоящие из волокон, в тысячу раз тоньше человеческого волоса. Существенная особенность – волокна изготовлены из водорастворимого материала, что позволяет перенести все собранные микроорганизмы и вирусы в жидкость для анализа, просто растворив фильтр в воде.
Очевидно, что чем быстрее обнаруживается инфекция в воздухе, тем больше шансов, что можно будет избежать заражения большого количества людей, например эвакуировав здание. Объекты, которые особо нуждаются в таком своевременном тестировании, – детские сады, школы, больницы, вокзалы, аэропорты.  
Кстати, что может фильтр насобирать из воздуха? Список довольно широкий. В него входят компоненты биологического оружия (в числе которых сибирская язва и туляремия), различные токсичные вещества, аллергены, бактерии, вирусы и другие микроорганизмы. А в некоторых местах актуально проверять атмо­сферу на наличие следов туберкулезной палочки, многие формы которой устойчивы к большинству антибиотиков. Сейчас ведется совместная работа лаборатории Виктора Морозова и лаборатории Михаила Владимирского (Московская медицинская академия им. И.М.Сеченова) по использованию фильтров для анализа воздуха в одной из туберкулезных клиник Москвы.
Вторая инновация – новый метод иммунохимического анализа всего того, что успел собрать фильтр из воздуха. Анализ, как и сбор, проводится быстро, при этом его чувствительность в миллион раз выше чувствительности стандартных иммунохимических методов, существующих в мире. Определить можно около 100 белковых молекул или вирусов всего за пару минут, такого результата не удалось достигнуть нигде в мире. Теперь задача ученых – соединить две инновации (сбор и анализ) в одном автоматическом приборе. Но это уже не научная, а, скорее, техническая задача.
Себестоимость фильтров копеечная. Да и сам прибор, надеется Виктор Морозов, будет стоить на порядок меньше, чем аналогичная машина американского производства. В США такое оборудование используется в аэропортах и на станциях метро уже 10 лет.
– И все-таки что дает для лаборатории нанотехнологий и наноструктур фонд “Сколково”? Дополнительное финансирование?
 – Пока единственное финансирование, – уточняет Виктор Николаевич. – Прежде у меня были попытки получить грант Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ), но они, увы, успеха не имели. Возможно, мы не подходили под критерии этого фонда. А вот в сколковском наш проект сочли полезным. Сейчас мы занимаемся подбором кадров, институтов или предприятий, где будут изготавливать отдельные элементы устройства. На “сколковские” деньги мы обязались за два года сделать работающий, полностью автоматический прибор. Как раз к этому времени должен быть возведен и сам инноград.
Миллионная доля
Технологии, разработанные Виктором Морозовым, имеют широкий спектр применения. Еще одно направление, которое предстоит развить, – диагностика заболеваний. Выдыхаемый нами воздух содержит мельчайшие капельки – размером меньше микрона. И в этих капельках – богатая информация о том, что происходит в нашем организме. Например, можно понять, что творится с легкими. Для проведения биохимического анализа пробы легочной жидкости нужно “закачать” в легкие пациента физиологический раствор, затем “откачать” его обратно. Такая процедура проводится в основном под общим наркозом. Но, оказывается, такую же пробу для анализа можно получить, просто собирая выдыхаемый воздух с помощью разработанных нанофильтров. Анализируя ДНК в воздухе помещения, можно даже установить личности людей, которые недавно там побывали, что, несомненно, ценно для судмедэкспертизы.
Другая перспективная сфера применения “сколковской” технологии – лечение и вакцинация с помощью наноаэрозолей. В середине прошлого века в Швеции одновременно заболели несколько сот фермеров очень тяжелым заболеванием – легочной туляремией. Все они надышались… самого обыкновенного сена. Инфекция в это сено попала от больных грызунов. А для защиты от этой инфекции недостаточно инъекций вакцины, необходимо попадание этой вакцины непосредственно в легкие. Ввести в легкие любые лекарственные средства непросто, с помощью обычных аптечных “пшикалок” можно достигнуть только верхних дыхательных путей. Нужна наноаэрозольная форма, которую умеют изготавливать в лаборатории Морозова. Более того, такие супермелкие капельки позволят и эффективно лечить разные легочные заболевания. Скажем, при пневмонии пациенту назначают дозу антибиотика в один грамм. Однако основная масса лечебного средства разложится в желудке, затем разрушится в печени, прежде чем достигнет “мишени”. При этом как сам антибиотик, так и продукты его метаболизма окажут угнетающее действие на весь организм. А с помощью наноаэрозолей дозу лекарства можно уменьшить в миллион раз! И лекарство будет доставлено непосредственно к тому “месту”, которое нужно лечить, то есть отрицательное влияние на организм сведется к минимуму. Похоже на фантастику? А ведь это “побочные” возможности той самой нанотехнологии, развитием которой занимаются в лаборатории Морозова.

Фирюза ЯНЧИЛИНА
Фото автора и из архива лаборатории

Нет комментариев