От Тунгусского метеорита до мельдония

Как химики ТПУ сочетают фундаментальную науку и практику

— Пожалуй, один из самых запоминающихся случаев, — когда нам лет 10 назад предложили поучаствовать в исследованиях Тунгусского метеорита. К нам обратились геологи с просьбой проверить нашими вольтамперометрическими методами пробы почвы с места падения метеорита. Была гипотеза, что метеорит взорвался, не достигнув Земли и его мельчайшие частицы рассыпались по тайге. Нам привезли почву, и в ней мы искали элементы, соответствующие составу метеорита. И знаете, нашли, хотя это была сложная задача. Но утверждать, что это был Тунгусский метеорит, не буду, — смеется профессор Галина Слепченко.

Мы сидим в ее небольшом кабинете во втором корпусе. За спиной профессора — с десяток грамот и сертификатов со всевозможных выставок в России и за рубежом. Сейчас научный коллектив Галины Борисовны работает в структуре новой исследовательской школы Томского политеха — Школы химических и биомедицинских технологий. Вместе со своими сотрудниками, аспирантами и студентами она занимается развитием методов вольтамперометрии на фундаментальном и практическом уровне.

Вольтамперометрическая школа в Томском политехе начала свое развитие в 60-х годах прошлого века, когда знаменитый химик Армин Генрихович Стромберг организовал проблемную научно-исследовательскую лабораторию микропримесей. Галина Борисовна как одна из «выпускниц» лаборатории продолжает его начинания. Нам она рассказала, чем сегодня занят научный коллектив.

На все случаи жизни

Вольтамперометрия — один из высокочувствительных электрохимических методов, позволяющий обнаруживать и оценивать низкую концентрацию органических веществ и неорганических элементов в различных объектах. Ее преимущества — простота, минимальное использование реактивов, быстрота проведения анализа с сохранением высокой чувствительности при низкой стоимости. Такие методы используются в геохимии, биологии, медицине, фармацевтике и других отраслях. С их помощью, например, в почве можно определять состав мельчайших частиц, в биологических объектах — следы допинговых препаратов. Но об этом позже.

В последние годы коллектив разработал более 60 методик выполнения измерений и более 20 национальных и межнациональных стандартов на методы количественного химического анализа различных объектов (пищевых продуктов, БАД, биологических и экологических объектов) на содержание около 25 неорганических и органических примесей. Все разработанные методики анализа прошли процедуру аттестации и внесены в государственный Федеральный реестр методик выполнения измерений, допущенных к применению в сфере государственного метрологического контроля и надзора. Они широко применяются в аналитических испытательных центрах и лабораториях различных контролирующих органов Ростехрегулирования, санэпиднадзора, ветеринарии и других областях — всего более чем в 900 организациях России, Казахстана, Азербайджана, Китая. За последние три года на базе лаборатории микропримесей № 506 защищены одна докторская диссертация и одна кандидатская, получено семь патентов на изобретение. Для внедрения разработанных методик на практике даже организовали научно-производственную фирму «ЮМХ».

— За это время было очень много интересных задач. Сейчас, например, мы работаем с микотоксинами. Впервые разработали вольтамперометрическую методику совместного определения афлатоксинов В1 и М1 в молоке и молочных продуктах. Это одна из самых опасных групп ядовитых веществ, выделяемых плесневыми грибами, они заражают зерна, семена и плоды растений, их потребляют в пищу сельскохозяйственные животные, и вместе с молоком эти яды могут попадать к нам в организм, — рассказывает Галина Слепченко.

Из всех биологически производимых ядов афлатоксины являются самыми сильными гепатоканцерогенами из обнаруженных на сегодняшний день. Они устойчивы к тепловой обработке и в высоких концентрациях являются смертельными для животных и человека. Во время своих экспериментов ученые ТПУ анализировали содержание токсичных органических веществ в коровьем и козьем молоке, сыворотке и кефире из томских магазинов. К счастью, ни в одной из проб не было зафиксировано превышение предельно допустимой концентрации микотоксинов.

— Мы активно работаем с биологическими жидкостями. Разработали еще одну методику для определения наночастиц железа в желудочном соке. Наноматериалы на основе железа используются часто либо для направленной доставки лекарственных препаратов в патологический очаг организма, либо в качестве магнитоуправляемого сорбента токсинов. В этом случае могут присутствовать достаточно агрессивные среды. Например, в пищеварительном тракте (слюна, желудочный и кишечный сок) встает вопрос о возможной деградации наночастиц железа с выделением ионов, способных обладать собственной, дополнительной токсичностью для организма. Поэтому остро стоят задачи определения как самих наночастиц, так и продуктов их химического взаимодействия с теми средами, в которых они были помещены. Также коллектив помогает томским медикам, разрабатывающим медицинские изделия для регенеративной медицины с кальций-фосфатными покрытиями, которые должны повысить биосовместимость этих изделий. Задача политехников — оценить с точки зрения электрохимии состав покрытия. Коллектив Галины Борисовны активно сотрудничает и с коллегами внутри университета. Тем более что новая структура — исследовательская школа — предоставляет много возможностей для кооперации между научными группами.

— Мне нравится коллектив исследовательской школы — это молодые, энергичные, талантливые люди. А мы, более опытное поколение ученых, будем рады им помочь. И я верю, что у нас получится что-то интересное, — признается Галина Борисовна. — Сейчас, например, мы запускаем совместную работу с научным сотрудником школы Евгением Плотниковым. Он занимается разработкой новых психотропных препаратов с антиоксидантной активностью и изучает биологические эффекты воздействия на клетки крови человека. Вместе мы хотим исследовать микроэлементный состав волос, и, возможно, получится установить взаимосвязь между нехваткой или избытком тех или иных элементов и психологическим состоянием человека.

Страсти по мельдонию

Сейчас в коллективе работают пять аспирантов и два магистранта, есть и иностранцы. Аспирантке Ольге Мезенцевой довелось поработать над одним из самых интересных проектов коллектива — над экспресс-методикой определения мельдония в биологических жидкостях. Политехники не только отработали методику определения мельдония на модельных растворах, но и проверили ее на реальных пробах спортсменов.

— К нам обратились спортсмены-ледолазы, которые готовились ехать на международные соревнования. Надо отметить, что стандартные методы анализов на допинг, которые используются в спорте, достаточно дороги. Поэтому и нужен был экспрессный и недорогой метод. Для этого вольтамперометрия отлично подходит — просто, дешево и с высокой чувствительностью. В итоге мы здесь месяц почти ночевали и сделали для них методику определения мельдония в пробах мочи. Это был интересный опыт. А вот студентка Алина Сильченко работает с другим препаратом — галодифом. Это соединение, полученное учеными Томского политеха, представляет интерес для лечения эпилепсии и алкоголизма.

— Я занимаюсь вольтамперометрическим измерением галодифа на ртутно-пленочном электроде. Мы должны понять, сколько нужно активного вещества, чтобы оно было действенным, — рассказывает студентка.

Коллектив практиков

Сама Галина Слепченко и ее подопечные относят себя к ученым, для которых «теория существует не ради теории, а ради практики». Большинство из методик, разработанных научной группой, уже нашли свое практическое применение: кому-то помогли сделать более качественный продукт или создать новый лекарственный препарат, кому-то – получить медаль, а кому-то – продвинуться в научных исследованиях.

— Мы занимаемся фундаментальной наукой, но в конце концов большинство наших идей находят свое место в практическом применении. И это для нас главное, — уверенно добавляет Галина Борисовна.

Подготовила Александра Лисовая