Газета Национального исследовательского
Томского политехнического университета
Newspaper of National Research
Tomsk Polytechnic University
16+
Основана 15 марта 1931 года  ♦  FOUNDED ON MARCH 15, 1931
Архив номеров Поиск

Химическая клятва Гиппократа

Какой вклад в развитие медицины вносят химики старейшей кафедры ТПУ

В ЭТОМ НОМЕРЕ МЫ РАССКАЗЫВАЕМ О РАБОТЕ СТАРЕЙШЕЙ КАФЕДРЫ ТОМСКОГО ПОЛИТЕХА — КАФЕДРЫ БИОТЕХНОЛОГИИ И ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ. ПОД РАЗНЫМИ НАЗВАНИЯМИ КАФЕДРА РАБОТАЕТ ПРАКТИЧЕСКИ С САМОГО ОСНОВАНИЯ УНИВЕРСИТЕТА, С 1901 ГОДА. СЕГОДНЯ УЧЕНЫЕ-ХИМИКИ РАЗРАБАТЫВАЮТ ЗДЕСЬ НОВЫЕ ЛЕКАРСТВА, РАЗЛИЧНЫЕ ВЕЩЕСТВА И МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ. СРЕДИ ИХ РАЗРАБОТОК ЛЕКАРСТВА ОТ ЭПИЛЕПСИИ, АЛКОГОЛЬНОЙ ЗАВИСИМОСТИ, «НАНОКОНТЕЙНЕРЫ» ДЛЯ МОЛЕКУЛ, СОРБЕНТЫ ИЗ ПЛЕСЕНИ, НЕОТТОРГАЕМЫЕ ИМПЛАНТАТЫ И МНОГИЕ ДРУГИЕ.

Сегодня ученые кафедры работают по семи крупным грантам, таким как гранты РНФ, РФФИ, ФЦП «Фарма–2020» и другим программам.

Возглавляет кафедру д.х.н. Елена Краснокутская. По ее словам, сегодня ученые кафедры развивают два основных направления — разработка методов и реагентов для тонкого органического синтеза и создание новых лекарственных веществ и материалов медицинского назначения. — Нашей кафедре уже 115 лет, за это время получено много важных научных и практических результатов, и в основе этого лежит упорный труд современников и богатейший багаж знаний, опыта, традиций и культуры проведения научных исследований, переданный нам предшественниками. У истоков кафедры стояли действительно замечательные ученые с мировым именем — Николай Кижнер, Борис Тронов, Леонид Кулев и другие. Единственная задача науки, стоящая впереди всех самых важных практических задач, — получить новое знание о мире. Этим мы и занимаемся, и лишь потом полученное знание обращается в конкретные новые вещества, лекарства, материалы. И все-таки новое знание первично, оно в основе всего.

Химики-строители

Ученые кафедры занимаются самым настоящим строительством — сначала создают универсальный молекулярный строительный материал, а затем из него собирают необходимые биологически активные вещества. В качестве таких универсальных материалов используются ароматические соединения, содержащие йод, и ароматические соли диазония. — Лекарственные вещества имеют сложную структуру. Мы, в частности, занимаемся тем, что создаем «кубики» — исходные блоки. Это тоже молекулы, но с более простым строением. У них есть части, которые можно менять на другие. Встает вопрос, как получить такие универсальные кубики, — говорит зав. кафедрой. — Мы разрабатываем реагенты, которые и позволяют заменять составляющие. Так, мы научились создавать новый тип солей диазония, которые, в отличие от уже известных, устойчивые при хранении, взрывобезопасны, обладают высокой растворимостью в разных средах, что позволяет их использовать даже в таких реакциях, где раньше было невозможно.

Молекулы-«скорпионы»

Ученые кафедры разрабатывают новые, более эффективные, способы синтеза молекул-«скорпионов» — скорпионатов. Такое название они получили за то, что могут захватывать ионы металлов как будто в клешни и образовывать дополнительные связи при помощи «хвоста». Одно из перспективных направлений применения скорпионатов — это получение препаратов на основе их комплексов с ионами меди для нейтрализации свободных радикалов, избыток которых в организме человека может привести к различным тяжелым заболеваниям, в том числе сердечно-сосудистой системы.

Еще одно направление использования скорпионатов — это создание на их основе нанокаркасов с ячейками строго определенного размера. Эти каркасы могут служить наноконтейнерами для молекул, и в них можно накапливать, например, водород.

Виртуальная химия и защита от инсульта

Политехники синтезируют биологически активные соединения, используя методы рационального дизайна и конструирования лекарств, основанные на различных математических подходах. Говоря проще, с помощью специальных программ ученые проверяют, как то или иное соединение поведет себя в живом организме. Это позволяет избежать большого количества экспериментов на лабораторных животных и в дальнейшем синтезировать и испытывать только перспективные вещества.

Так, моделирование помогает проводить виртуальные испытания уникального вещества, способного защитить мозг от инсульта. Эта разработка ведется совместно с лабораторией изучения механизмов нейропротекции Центра RASA при ТПУ.

Лекарства от эпилепсии и алкогольной зависимости

На кафедре разработаны противосудорожные препараты — «Галодиф» и «Галонал». Они показали свою биологическую активность при лечении эпилепсии и алкогольной зависимости.

— Эти препараты являются рацематами — это смесь двух видов молекул, энантиомеров. По своей структуре они относятся друг к другу как правая и левая рука, являются зеркальным отражением. Энантиомеры нужно разделять и определять активность каждого, чтобы не было непредвиденных реакций. Такие справедливые требования сегодня предъявляет фармацевтика. Потому что биологической активностью обладает лишь один энантиомер, второй в лучшем случае является безвредным балластом, в худшем — дает побочные эффекты, — поясняет Елена Александровна. — Мы научились расщеплять препараты на энантиомеры, сейчас стоит задача синтезировать столько чистых энантиомеров, чтобы их было достаточно для проведения исследований каждого из них. Тем не менее оба препарата являются крайне перспективными.

Марганец поможет увидеть всё

Химики Томского политеха создают контрастирующие вещества для магнитно-резонансной томографии. В отечественной медицинской практике сегодня используются импортные контрасты на основе гадолиния. Несмотря на достоинства этих препаратов, гадолиний является дорогим и высокотоксичным металлом.

Политехники разработали ряд комплексов на основе марганца. По контрастирующей способности они не уступают таковым на основе гадолиния. Кроме того, марганец является более дешевым и менее токсичным металлом сравнительно с гадолинием. На сегодняшний день проведены их доклинические исследования.

Обмануть иммунитет

На кафедре ведутся интенсивные исследования по созданию имплантатов с иммуномодулирующими свойствами и повышенной биосовместимостью. Так, ученые создают покрытие для имплантатов на основе интерлейкина-4. Он способен управлять иммунными клетками, заставляя их не воспринимать имплантат как инородное тело. Это повышает приживаемость имплантата внутри организма.

Антибиотики для растений

В лабораторных условиях ученые получили антибиотики для обработки растений из непатогенных штаммов псевдомонад — это род бактерий. Такой способ значительно дешевле, чем химический синтез, он безвреден для человека и окружающей среды. Полученные антибиотики обладают широким спектром действия, борются практически со всеми фитопатогенными бактериями, которые вредят растительным культурам.

Плесень против тяжелых металлов

Химики кафедры создали биосорбент на основе плесневых грибов, на поверхности которых осаждаются наночастицы оксидов металлов — железа, титана, меди. Проведенные эксперименты показывают, что сорбент позволяет эффективно очищать воду от большинства тяжелых и радиоактивных металлов. Ученые используют непатогенные штаммы грибов, в частности аспергилл и пенициллин, безвредные для человека и окружающей среды.

Сам процесс очистки проходит просто: ионы тяжелых и радиоактивных металлов оседают на поверхности сорбента. А благодаря добавлению соды происходит обратный процесс: сорбент «отпускает» ионы собранных металлов, и тогда его можно использовать повторно.

Александра Лисовая