Как повысить эффективность лекарств, извлечь молекулы ДНК без потерь и сделать промышленные технологии экологичнее? Перед современными учеными стоит множество сложных задач. Важным этапом на пути от лабораторной разработки до практического применения для многих исследователей становится участие в научных конкурсах. Одним из таких событий для молодых специалистов стал конкурс научных проектов «ХИММЕД», итоги которого подвели в начале этого года. За какие разработки получили награду молодые ученые и почему эти технологии считаются востребованными? Рассказываем в нашем материале.
Лекарство будущего
Среди 265 заявок из 41 региона, поступивших на конкурс, эксперты определили девять проектов-победителей. Большинство из них посвящены химическим и инженерным наукам. Как пояснили организаторы, авторы этих исследований работают над созданием отечественных аналогов критически важных продуктов и технологий: от фармацевтических субстанций и средств диагностики до микроэлектроники и новых материалов.
Одним из лауреатов стала команда под руководством Анастасии Скрыльковой, младшего научного сотрудника Санкт-Петербургского государственного технологического института. В фокусе ее научных исследований — создание пиримидинов, главных компонентов нуклеиновых кислот (ДНК/РНК), которые широко востребованы в медицине. На основе этих молекул создают противовирусные и противоопухолевые лекарства, антибиотики, стимуляторы восстановления тканей.
Победу в конкурсе команде принес новый метод синтеза пропилтиоурацила. Это ключевое лекарство, необходимое для лечения гипертиреоза — заболевания щитовидной железы, связанного с избыточной выработкой гормонов.
«Наш новый подход позволяет сделать производство пропилтиоурацила чистым и полностью из отечественного сырья. Процесс синтеза состоит из трех последовательных стадий, где каждый этап дает высокий результат. Итоговый выход вещества достигает 72%. Получившийся препарат не только снижает выработку гормонов в щитовидной железе, но и блокирует их превращение в более активную форму в тканях организма. Это позволяет быстрее купировать тяжелые симптомы», — объясняют молодые ученые.
Универсальная технология
Внедрить новый метод в массовую практику не сложно, отмечают специалисты. Для этого в лабораториях понадобится стандартное оборудование: стеклянная посуда, магнитные мешалки с подогревом и хроматографические пластины для контроля реакции.
«Мы специально разрабатывали технологию так, чтобы она была универсальной. Надеемся, наша разработка ляжет в основу создания нового отечественного производства активных фармацевтических ингредиентов. По оценкам экспертов, доля собственного производства таких субстанций в России составляет порядка 15%, поэтому импортозамещение в этой сфере критически важно», — делится Анастасия Скрылькова.
«В моей работе больше всего меня вдохновляет возможность создавать новые вещества, которые находят применение в разных областях жизни человека. В этом направлении есть и творческая составляющая — надо придумать, что хочешь создать и как это реализовать. Чаще всего мы получаем соединения, которые ранее не были известны», — комментирует аспирантка.
По ее словам, участие в подобных конкурсах — это отличная возможность заявить о своих разработках. На начальном этапе важно найти хорошего научного руководителя, который обучит основам выбранной области.
«Главное — не бойтесь экспериментировать: порой неожиданный результат приводит к самым интересным открытиям!» — подчеркивает Анастасия Скрылькова.
Молекулярное узнавание
Еще одна разработка, отмеченная в числе лучших проектов конкурса, связана с молекулярно-генетическими исследованиями. Ее авторство принадлежит команде младшего научного сотрудника лаборатории биомедицинской химии Института химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН (ИХБФМ СО РАН) Анастасии Булгаковой.
Молодые ученые разработали платформу на основе магнитных нанокомпозитов, с помощью которых можно эффективно извлекать нуклеиновые кислоты. Это один из ключевых этапов, играющих важную роль в исследовании генома. Обычно для таких анализов используют колоночные методы, но у этих технологий есть недостатки, считает эксперт.
«Представьте себе губку с порами определенного размера. Когда вы пропускаете через колонку раствор с нуклеиновыми кислотами, длинные молекулы могут не пройти через поры, а короткие — не задержаться на мембране и уйти в слив. Наш метод — это не фильтрация, а молекулярное узнавание. Мы используем магнитные нанокомпозиты, на поверхности которых закреплены специальные незаряженные олигонуклеотидные зонды. Если последовательность нуклеотидов в образце совпадает с последовательностью зонда, они свяжутся прочно и селективно», — объясняет Анастасия Булгакова.
Такой подход позволяет извлекать необходимые молекулы быстрее и легче, в том числе из таких сложных образцов, как кости и плазма крови. Особые лабораторные приборы не понадобятся — все происходит в одной пробирке на магнитном штативе. Технологию можно внедрить в роботизированные станции для высокопроизводительного анализа.
Но масштабировать этот метод быстро не получится, отмечает эксперт. Для начала его необходимо отработать на биологических пробах и тестировать в больших реакторах, чтобы получить частицы, аналогичные лабораторным. Еще одна трудность связана с консервативным отношением медицинского сообщества.
«Врачи и лаборанты привыкли работать с проверенными наборами, они с осторожностью относятся к новинкам. Поэтому важна обширная образовательная работа: семинары, публикации, мастер-классы. Итоговый продукт должен быть дешевле импортных аналогов, чтобы у лабораторий была мотивация перейти на отечественную разработку. А значит, нужно оптимизировать себестоимость производства и наладить цепочки поставок российских реагентов», — говорит специалист.
Сейчас проект находится на научно-исследовательской стадии. Научная группа под руководством Анастасии Булгаковой уже отработали разные методы присоединения нуклеиновых кислот и смогли показать эффективную работу нанокомпозитов в пробах, имитирующих биологические. Следующий шаг — переход к реальным образцам.
Экологичное разделение
В число победителей также вошла команда студентов Химического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова, разработавшая экологичный микрофлюидный хроматограф — устройство для разделения сложных смесей на чистые компоненты, востребованное в промышленности.
Особенность технологии, которую предложили специалисты, состоит в том, что вместо токсичных растворителей для разделения смесей используется сверхкритический* углекислый газ (sCO₂). Это недорогой и легко отделяющийся элемент. При высоких температурах он ведет себя как жидкость и эффективно разделяет вещества на компоненты.
«Такая система легко масштабируется без высоких капитальных затрат. Над нашим проектом работают химики-органики, аналитики и инженеры. В команде также есть эксперты с предпринимательским опытом, что очень важно. Это обеспечивают фокус на реальных рыночных требованиях», — рассказывает руководитель проекта, студент шестого курса Химического факультета МГУ Артур Оконешников.
По словам молодого ученого, в науке его привлекает возможность решать инженерные задачи, превращая фундаментальные знания в работающие технологии. Наука — это конструктор без границ, считает специалист.
Среди других проектов-победителей: улучшенные флуоресцентные красители для навигации в онкологии, датчик для измерения кислотности в агрессивных средах, технология подготовки печатных плат к металлизации. Все эти проекты обладают потенциалом для практического внедрения и могут сыграть важную роль в развитии технологий по востребованным направлениям, отмечают организаторы.
Именно поэтому крупные игроки рынка должны содействовать молодым ученым, предоставляя не только базу знаний и ресурсы, но и опыт, накопленный за десятки лет работы, считает эксперт. Такое взаимодействие создаст необходимые условия для продуктивной научно-исследовательской работы, где каждый проект может стать началом нового этапа развития технологий в химической, медицинской или ИТ-сферах.
Организатор конкурса — многопрофильный холдинг «ХимМед». Следить за актуальными новостями о мероприятиях компании можно по ссылке.
