Наследники Менделеева

В октябре проходил всероссийский фестиваль «Наука 0+». В этом году он был посвящён 150-летию открытия периодического закона химических элементов Дмитрием Менделеевым. Поэтому логично, что в рамках фестиваля для городских журналистов провели пресс-тур по институтам химического профиля.

Новые лекарства

В Институте органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН гости побывали в лаборатории фармакологических исследований. Там разрабатывают лекарственные препараты на основе растительных метаболитов – соединений, созданных природой Сибири и отвечающих за выживание растений. Это два препарата – «Диол» против болезни Паркинсона и «Бетамид», снижающий токсический эффект от химиотерапии. Первый уже получил разрешение на клинические испытания. Второй будут позиционировать как биологически активную добавку.

– Это не в том объёме БАД, как все привыкли представлять, – отмечает заведующая лабораторией, д.б.н. Татьяна Толстикова. – За «Бетамидом» стоят 15 лет серьёзных исследований, мы готовили его как лекарственный препарат для сопутствующей терапии онкобольных. Задачей было защитить здоровые органы от агрессивного воздействия и повреждений. Но лекарственный препарат сложно внедрить, решились на регистрацию БАДа.

Как отмечает Татьяна Генриховна, действующее вещество препарата бетулин получают из коры берёзы. Это бросовый материал, его тоннами сжигают при деревообработке. Беталанин бетулоновой кислоты – незаменимая составляющая, которая содержится как в растениях, так и в человеческом организме.

В конце года «Бетамин» зарегистрируют и начнут выпускать на опытном производстве НИОХ. Его можно будет использовать не только при онкозаболеваниях, но и для защиты органов при токсическом и лекарственном гепатитах, циррозе и фиброзе печени, повреждении почек, при употреблении антибиотиков.

– Это действительно универсальный гепатопротектор, – подчёркивает Татьяна Толстикова. – Его качество подтверждено в ходе многолетних разработок. Пока патология моделируется на животных. А как будет действовать «Бетамид» на человека, покажет практика.

Доставят в нанокапсулах

В Институте химической кинетики и горения имени В.В. Воеводского СО РАН тоже занимаются лекарствами. Учёных интересуют фундаментальные знания о механизмах действия препаратов, их статичности и возможностях транспортировки в организме. Эти знания помогут находить более эффективные способы борьбы с заболеваниями.

Одно из направлений связано с исследованием радикальных интермедиатов (свободных радикалов). Они, отмечает заведующий лабораторией магнитных явлений д.х.н. Николай Поляков, имеют особое значение в организме: отвечают за старение, за развитие ряда заболеваний, в том числе онкологических. Сотрудники института изучают свободные радикалы, образованные из лекарственных молекул. Такие частицы сложно обнаружить и регистрировать, потому что время их жизни ничтожно.

– Мы используем уникальный метод, который называется химическая поляризация ядер, – объясняет Николай Эдуардович. – Он позволяет, образно говоря, получить отпечаток пальца радикальных интермедиатов лекарственных молекул. Они могут образовываться и в ферментативных реакциях, и в реакциях с ионами металлов или индуцированных светом.

Последние как раз изучают учёные, поскольку с ними связаны побочные эффекты действия лекарств, в том числе фотодерматиты, фотоаллергические реакции. Дело в том, что многие лекарства содержат хромофоры – фрагменты, чувствительные к свету. Распространяясь через кровь, они могут поглощать свет и распадаться в организме. Образующиеся свободные радикалы – это токсичные фотопродукты, которые могут вызывать негативные эффекты. Но есть и положительный момент: фотоиндуцированные процессы с участием свободных радикалов могут приводить к гибели раковых клеток. Этот эффект широко используется в фотодинамической терапии.

Также в лаборатории исследуют новые формы лекарственных препаратов повышенной эффективности на основе наноразмерных систем доставки. Многие лекарства плохо растворяются и мало проникают через клеточные мембраны. Использование в качестве «транспорта» нанокапсул, образованных водорастворимыми олиго- и полисахаридами, позволяет снизить терапевтическую дозу лекарств в десятки раз и уменьшить побочные эффекты. Но важно сделать так, чтобы лекарственная молекула селективно связалась именно с раковой клеткой, иначе она может поразить другие ткани организма.

Исследовано более 20 лекарств различных классов. Практически для всех новый способ доставки сработал. Но внедрение в практику зависит от фармкомпаний, которые возьмутся за клинические испытания и производство. Они, увы, пока интереса не проявляют: производить выгодно дорогие лекарства, а открытие, наоборот, удешевит препараты в разы.

Электроника будущего

В лаборатории химии и физики свободных радикалов ИХКГ СО РАН работают над созданием органических солнечных батареек. Научный сотрудник к.х.н Денис Баранов рассказывает:

– Мы привыкли, что органические вещества – это прежде всего изоляторы. В частности, в проводах существует металлический проводник, а вокруг него – полимер, органическое вещество. Но среди органических соединений тоже можно найти эффективные проводники и полупроводники, и на этом материале сделать новые устройства. Сырьё – коммерчески доступные соединения, которые в промышленности получаются из нефти, газа. Это могут быть и полимеры, и малые молекулы.

Преимущества органической электроники – можно создавать другие по качеству девайсы, новые устройства – типа планшета толщиной с бумажный лист. Существуют клавиатуры и телефоны, которые гнутся как угодно. Главное – эти девайсы легко сделать. Например, солнечные батарейки можно будет печатать на принтере. Органические вещества растворяются и в виде краски наносятся на подложку. Из материалов, покрытых органическими соединениями, можно будет шить одежду, сумки и рюкзаки, изготавливать различные покрытия, которые одновременно служат источником питания.

Сейчас во всём мире занимаются тем, чтобы ввести эти технологии в повседневную жизнь. Но сложно создать такие устройства, которые работали бы стабильно и долго. С этой проблемой и пытаются справиться учёные путем синтеза новых соединений, устойчивых к воздействию внешней среды.

– Есть несколько способов улучшить батарейки и сделать их интересными для коммерческого производства, – отмечает Денис Сергеевич. – Например, увеличить КПД. У кремниевых он составляет 20-25%, а у наших органических пока доходит до 8%. Если ещё подтянуть КПД, то можно, имея более солидное предложение, начать поиск инвесторов.

Второй вариант – синтезировать более эффективные полупроводники, которые были бы не окислялись. Большинство батареек за рубежом делают в инертной атмосфере. Но когда их выносят на воздух, они погибают. Наши учёные сразу все делают на воздухе. Поэтому батареи демонстрируют реальные свойства.

– Я бы не удивлялся тому, что будет в этой области лет через 20, – подводит итог Денис Баранов. – Это новые технологии, где ещё надо раскусить изюминку. Когда раскусим – будет прорыв.

Татьяна ОСИПОВА, фото автора