Разработки Института неорганической химии имени А. В. Николаева позволят сказать новое слово в медицине. Министерство науки и инновационной политики Новосибирской области продолжает знакомить нас с процессом и участниками реализации в регионе национального проекта «Наука».

Советская Сибирь, 09.06.2021
Новости Сибирской науки, 09.06.2021

Вместе с министром Алексеем Васильевым мы побывали в Институте неорганической химии СО РАН. Исследователи получили 105 миллионов рублей на обновление приборной базы. Это значительно расширило возможности для уникальных исследований, результаты которых в перспективе коснутся каждого из нас. 

Прежде чем начать рассказ, отметим, что облправительство активно поддерживает инновационное развитие и стартапы. Алексей Васильев напомнил: 

— 24 мая региональным министерством науки и инновационной политики был объявлен конкурс для субъектов инновационной деятельности, которые могут претендовать на получение гранта правительства Новосибирской области в размере до трех миллионов рублей на трансфер технологий, выпуск опытных образцов, запуск собственного производства инновационной продукции. Объем поддержки со стороны правительства составляет 70 миллионов рублей, каждый год увеличивается число участников конкурса, и мы рассчитываем отобрать самые проработанные и перспективные проекты, реализация которых позволит, с одной стороны, решать значимые социально-экономические проблемы, а с другой — пополнять бюджет Новосибирской области. 

И вот мы шагаем в храм великой науки химии. Этому сибирскому «стартапу» уже более 60 лет, но он, как и прежде, в лидерах мировой науки. И конечно, один из участников отраслевого национального проекта. 

Кристалл весом в центнер 

По словам директора Института неорганической химии имени А. В. Николаева СО РАН доктора химических наук Константина Брылева, его сотрудники ориентированы на получение новых неорганических соединений для функциональных материалов, области применения которых самые иннова­ционные.

Платину, золото и серебро наносят на имплантаты методом химического осаждения из газовой фазы. Фото: Алексей ТАНЮШИН

— Мы ведем достаточно проектов совместно с Институтом органической химии СО РАН, и такая синергия дает возможность преуспевать в науке, — отметил Константин Брылев. — Дело в том, что сегодня наука является заложником ситуации в том смысле, что для достижения успеха необходимо современное оборудование, а оно может стоить десятки, а то и сотни миллионов рублей. Но благодаря участию в федеральной программе по обновлению приборной базы национального проекта «Наука» за два года мы получили более 100 миллионов рублей и приобрели несколько серьезных аппаратов. Благодаря этому удалось повысить производительность труда ученых, они стали получать более точные результаты исследований. 

Например, одна из научных групп института занимается выращиванием монокристаллов весом до100 килограммов, которые используются в производстве элементов томографов, в космических кораблях, в нефтехимической промышленности. 

На помощь приходит золото 

Одним из главных направлений в работе лаборатории химии летучих координационных и металлорганических соединений ИНХ СО РАН является создание композиционных покрытий из благородных металлов, которые наносят на имплантаты. 

Напомним, что для изготовления имплантатов используются самые разные материалы. Например, из титана и его сплавов делают детали для ортодонтической хирургии, для замены суставов бедра, колена, плеча, позвоночника, локтя и запястья, материалы для фиксации костей, такие как гвозди, винты, гайки и пластины. Углеродные композиционные материалы используют для реконструктивной хирургии челюстно-лицевой области, при лечении дегенеративно-дистрофических поражений позвоночника, а также при замещении костных дефектов после травм конечностей и позвоночника. В свою очередь, различные полимеры применяют в качестве биоматериалов в ортопедических, травматологических и спинномозговых имплантатах, а также используют в композитных имплантатах и при вживлении эндопротезных систем.

Пленочные покрытия из благородных металлов на различных материалах для имплантатов под микроскопом. Фото: Алексей ТАНЮШИН

— Мы разрабатываем пленочные материалы на основе благородных металлов для улучшения характеристик современных медицинских имплантатов. Это весьма актуально, так как при онкологических заболеваниях, например, частота инфекционных осложнений после эндопротезирования может достигать 60 процентов, — рассказала научный сотрудник лаборатории кандидат химических наук Евгения Викулова. — Покрытие из благородного металла обладает коррозионной стойкостью, биологической совместимостью с тканями организма и антибактериальными свойствами. Его можно наносить на широкий спектр имплантатов различной формы и структуры, например на титановые, углеродные композитные, полимерные изделия. Для решения этой задачи мы предложили универсальный и прецизионный метод нанесения — химическое осаждение из газовой фазы.

Научный сотрудник лаборатории металлорганических координационных полимеров ИНХ СО РАН Елизавета Лидер рассказывает о разработке новых препаратов для химиотерапии онкологических заболеваний. Фото: Алексей ТАНЮШИН

Суть этого метода состоит в следующем. Металл преобразуют в летучее вещество, переводят в паровую фазу, потом прекурсор охлаждается на подложке, и происходит реакция разложения с образованием собственно материала покрытия. 

— Мы уже опробовали этот метод при нанесении покрытий из платины, золота и серебра на титановые и углеродные композитные материалы, сейчас работаем над нанесением платинового покрытия на полимеры, — сообщила Евгения Викулова. — Тесты на лабораторных животных показали, что такие покрытия, нанесенные на имплантаты, существенно сокращают время заживления. 

Когда медь дороже платины 

В лаборатории металлорганических координационных полимеров ИНХ СО РАН занимаются разработкой новых препаратов для химиотерапии онкологических заболеваний на основе координационных соединений меди с азотсодержащими гетероциклами. В химиотерапии различных видов рака уже используют подобные соединения, но на основе платины. Проблема в том, что через некоторое время опухоль «привыкает» к таким лекарствам и следующие курсы химиотерапии имеют гораздо меньшую степень воздействия.

Так выглядят благородные металлы, наночастицы которых наносят на имплантаты из разных материалов. Фото: Алексей ТАНЮШИН

— Мы сконструировали ряд комплексов на основе меди, которые превосходят по своим свойствам широко используемые препараты на основе платины. В качестве референсных соединений используются действующие фармакологические препараты на основе платины — цисплатин и карбоплатин, которые уже продаются в аптеках, — рассказала старший научный сотрудник лаборатории кандидат химических наук Елизавета Лидер. — Кроме того, мы изучаем взаимодействие препаратов с ДНК опухоли, пытаемся понять механизм действия на клеточном уровне.

Подложки с уже нанесенными пленочными покрытиями из платины. Фото: Алексей ТАНЮШИН

Также в лаборатории работают над созданием люминесцирующих соединений для визуализации веществ в клетках. Для этих целей сегодня используются агенты, которые тоже имеют недостатки: они разлагаются на свету и токсичны, из-за этого их нельзя вводить на длительное время. Создание комплексов редкоземельных элементов с эндогенными металлами решит эту проблему.

— Мы хотим получить молекулу, которая будет обладать противоопухолевой активностью и позволять органеллам клеток светиться, — пояснила Елизавета Лидер.

КОММЕНТАРИЙ
Ирина МАНУЙЛОВА, заместитель губернатора Новосибирской области:

— Нам есть чем гордиться, представляя деятельность химических институтов Сибирского отделения Академии наук. Те разработки, которые здесь созданы, представляют интерес для жителей не только нашего региона, но и России, других стран. При этом сырьем для новых препаратов очень часто являются материалы, ранее считавшиеся отходами различных производств. Поэтому проект «Академгородок 2.0», реализуемый правительством региона, направлен прежде всего на то, чтобы научные открытия, сделанные в институтах Новосибирского научного центра, были внедрены в производство и стали достоянием миллионов людей. Хочу подчеркнуть, что Институт неорганической химии СО РАН в минувшем году в рамках национального проекта «Наука» получил очень серьезные средства на обновление приборной базы — 105 миллионов рублей.