Инновации рождаются в провинции

Нередко едешь за тридевять земель, чтобы познакомиться с научными достижениями зарубежных специалистов. А вернёшься домой – и узнаёшь, что в родном городе, у тебя под боком, скромные труженики провинциальной (по географическому положению) науки выполняют работы, которыми могли бы похвалиться их коллеги, располагающие гораздо лучше оборудованными исследовательскими лабораториями и имеющие надёжное финансирование.

Что добавили в еду: на пользу или на беду?

Татьяна Николаевна Ермолаева, известный учёный, профессор кафедры химии, взрастила немало молодых исследователей. Недавно именно её воспитаннице, кандидату химических наук Ольге Фарафоновой, на приёме молодых учёных, аспирантов и талантливых студентов в администрации Липецкой области вручили почётную награду за исследовательскую деятельность.

Профессор Ермолаева объясняет мне, что липецкие химики разработали специальные пьезокварцевые биосенсоры с золотыми электродами, полученными методом магнетронного напыления. На поверхности золотого электрода формируют наноструктурированные рецепторные слои, которые позволяют распознавать нужные молекулы токсикантов: антибиотиков, эндокринных ядов, пестицидов в сложных пробах, измеряющихся в нанограммах. Рецептурный слой формируется с помощью атомного силового микроскопа. Он есть в университете.

Биосенсоры быстрее микробиологического контроля обнаруживают в продуктах питания антибиотики или другие вредные вещества, попадающие в них в процессе производства, упаковки и хранения. Они также прекрасно тестируют почвы и даже лекарственные препараты.

По данным экспертов, в США и ряде других стран-экспортёров при выращивании 90 процентов бройлеров применяют антибиотики. А их наличие в мясе и в молочных продуктах ослабляет иммунную систему организма, приводит к дисбактериозам. В своё время мне дважды приходилось разговаривать в Ленинграде с выдающимся учёным, работающим в Институте физиологии имени Павлова, академиком Александром Михайловичем Уголевым, создателем третьей в истории человечества теории питания. Именно к нему обращались руководители американского агентства NASA с просьбой скорректировать рацион питания астронавтов, которые страдали дисбактериозом. За свою работу Уголев получил одну из высших международных наград – золотую медаль имени Гиппократа. Сейчас в США вплотную занялись укреплением здоровья не только астронавтов, но и всего населения. Государство профинансировало программу по лечению наследственных болезней по индивидуальным планам на основе расшифровки генома. На высокий уровень поставили диагностику заболеваний.

Плохо то, что Америка до сих пор не озаботилась качеством своей продовольственной продукции, поставляемой на экспорт. Уже много лет США воюют с Европой по поводу так называемых «ножек Буша» и генно-модифицированных продуктов, зелёный свет которым когда-то дала одна из крупнейших компаний – «Монсанто». Но даже выигранные дела в судах не заставили ведущие страны Европы открыть свой рынок для продуктов из США.

Безусловно, качество продовольствия должно быть обязательным для всех стран, в том числе и для России. Нам нужно тщательно проверять всё, что поступает на отечественные прилавки. Даже в овощах и фруктах, которые собраны на собственных огородах и дачных участках, находят остаточные пестициды.

Сотрудники кафедры химии проверяли несколько продуктовых линеек: куриные окорочка, молоко и молочные продукты, шоколадные батончики американской фирмы «Марс» из Болгарии, свинину, рыбу, королевские креветки, мёд, корм для кошек, сульфопрепараты различных фармацевтических предприятий, воду, стоки и даже куриный помёт. И находили антибиотики в опасных количествах: тетрациклины, стрептомицин, пенициллин, возбудителя золотистого стафилококка, окадаиковую кислоту, обладающую канцерогенными свойствами. А ещё – бисфенол А, который содержится в пластиковых бутылках и контейнерах для еды. Он попадает в пищу при многократном использовании пластиковой тары. Бисфенол А обнаруживают и в деталях автомобилей, и в компакт-дисках, и в консервных банках, и в зубных пломбах. При постоянном использовании определённых пластмасс его концентрация в организме способна превышать предельно допустимый уровень в десятки раз, что может привести к раку груди, диабету, ожирению, снижению иммунитета. А у нас даже бутылочки для детского питания порой содержат опасные для грудного ребёнка вещества.

Биосенсоры, разработанные на кафедре химии, можно использовать и для диагностики аутоиммунных заболеваний у человека. Татьяна Николаевна Ермолаева считает эффективным применение биоафинных методов анализа при использовании соединений, воздействующих на биомолекулы. Можно анализировать взаимодействие противоопухолевых препаратов с ДНК раковых клеток, при этом происходит ингибирование синтеза нуклеиновой кислоты и подавляется неконтролируемое деление раковых клеток.

В Европе в последние годы в корм животным и птице, в пищу людям вместо антибиотиков добавляют пробиотики – полезные микроорганизмы (тот же распространённый сейчас препарат «линекс») и пребиотики – низкомолекулярные углеводы. Причём в качестве пробиотиков используются природные вещества, которые способствуют жизнедеятельности полезных микроорганизмов и подавляют болезнетворные. Я видел, что добавляют в рационы коров в экспериментальных опытных хозяйствах Нидерландов, где некоторым животным вшивают соединённые с желудком фистулы. Через них регулярно берут прямо из рубца образцы корма на разных стадиях его переваривания и определяют эффективность действия пробиотиков. Учёные крупной транснациональной компании, занимающиеся исследованиями, говорят, что пробиотики способствуют более полному использованию азота и повышению продуктивности, сокращению выброса из желудка метана как более опасного парникового газа. Эксперименты по использованию отечественных пробиотиков проводятся сейчас на ряде птицефабрик. Вероятно, в их число в нынешнем году войдут и некоторые ПТФ Липецкой области.

Но пока проблема использования антибиотиков и точного определения их в кормах и продуктах питания не снята с повестки дня, и работа химиков ЛГТУ имеет большое практическое значение, уверен руководитель отделения Роспотребнадзора в регионе, доктор медицинских наук Станислав Савельев. А чтобы её приняли на вооружение, необходимо разработать и утвердить соответствующую методику. А это – дело небыстрое. Необходимо объединение учёных в области биохимии, бионеорганической и аналитической химии и медицины.

Эффект «Лотоса» и «Катаклина-Т»

Всем хозяйкам известно, как трудно отмыть в кухне плитку от жира. А если ей покрыты большие поверхности? Как очистить запылённые уличные светильники или без труда «искупать» машину?

Эти проблемы решают в лаборатории на кафедре химических технологий ЛГТУ.

Доцент Антонина Викторовна Бондаренко со своими аспирантами, а также в содружестве с учёными университета итальянской области Марке в Анконе занимается проблемами адсорбции и создания самоочищающих поверхностей, технологии эффективных фильтров для очистки воды и воздуха.

В мире, говорит она, используются два способа создания самоочищающихся поверхностей. Первый основан на открытии немецких учёных из Боннского университета Вильгельма Бертхлотта и Кристофа Найнуйса, которые разгадали секрет самоочистки листьев и цветков некоторых растений и назвали его Lotus-effect (эффект лотоса), в честь растения, цветы которого даже в грязной воде остаются безупречно чистыми благодаря особой наноструктурированной поверхности. Из-за восковых ворсинок на листе лотоса поверхность соприкосновения загрязнений крайне незначительна, а их сила сцепления с каплей воды гораздо больше, чем с восковыми ворсинками листа. Учёные выяснили, что благодаря такой поверхности комбинации микро- и наноструктур, капли воды могут контактировать лишь с тремя процентами поверхности растения. Тот же лотос-эффект наблюдается и в оперении водоплавающих птиц, он обусловлен их ребристой поверхностью. Этот эффект воспроизводится в различных материалах и покрытиях. Немецкая компания «Дуалес Систем Дойчланд АГ» на основе этих открытий создала краску для автомобилей, обладающую самоочищаюшим эффектом – даже после сильного загрязнения автомашины достаточно только полить водой, чтобы они заблестели. А японская компания «Ниссан» изобрела гидрофобную плёнку для боковых стёкол автомобилей. На таких нанопокрытиях дождь, снег, грязь не удерживаются, и даже масляные плёнки, битум, смолы легко очищаются «дворниками». Уже доказано, что расход на новые стеклоочистители снижается в два раза.

В последнее время учёные с помощью нанотехнологий создали такие плёнки, которые помогают обходиться даже без воды. Благодаря фотокаталитическому эффекту и химической реакции, которая происходит под воздействием света. В качестве фотокатализатора часто используют полупроводниковое соединение – диоксид титана в виде его кристаллических модификаций рутила и анатаза.

Отсчёт истории исследования фотокатализа принято вести от публикации А. Фуджишимы и К. Хонды в 1972 году. Но практически фотохимические превращения в адсорбированных молекулах начали изучать гораздо раньше. Советский учёный Александр Николаевич Теренин получил данные о фотодиссоциации молекул воды на поверхности оксида цинка ещё в 1955 году.

Каталитически активный анатаз является наименее стабильной модификацией диоксида титана. Учёные ЛГТУ нашли способ получить сравнимый и даже превосходящий по активности материал, названный «Катаклин-Т», путём нанесения оксидной плёнки титана наноразмерной толщины на природные высокодисперсные материалы в виде отходов металлообработки.

Многочисленные испытания нового материала показали, что он имеет высокие сорбционные свойства и превышает активность промышленного образца диоксида титана, также в анатазной форме, Р25, созданного всемирно известной немецкой компанией EVONIK, в 3 раза. Вот вам и провинциальный университет.

Интерес к результатам лабораторных испытаний и содействие исследованиям проявили специалисты Липецкого завода керамических изделий и фирмы «Петроком-Липецк». Уже получены первые образцы керамической плитки, лакокрасочных изделий с наполнителем «Катаклин-Т». Учёные ожидают также результатов его испытаний с предприятий мебельной промышленности Италии.

Разработки – в долгий ящик? Или – в производство?

Детально исследовать и совершенствовать разработки химиков ЛГТУ планировалось также в анонсированном для строительства «Наноцентре» (предполагалось, что он расположится рядом с университетом). Но интересантов в его создании со стороны бизнеса, даже в форме государственно-частного партнёрства, пока не нашлось. Интерес к нанотехнологиям после заявлений главы корпорации «Роснано» Анатолия Чубайса то возрастает, то затихает. В Липецке он говорил, что финансируемые бизнес-проекты должны иметь рентабельность не менее 60 процентов. В ОЭЗ «Липецк» в качестве резидента было зарегистрировано ЗАО «Российский центр нанотехнологий». Но в последнее время выяснилось, что зарубежные конкуренты в некоторых отраслях науки и наноиндустрии продвинулись вперёд. Как заявил сам Анатолий Чубайс, сокращается количество проектов, инвестиций, штат «Роснано».

Самый главный просчёт в исследовании рынка потенциальных покупателей был сделан при строительстве завода «Нитол» в Иркутской области, который должен был выпускать кремний для солнечных батарей. Но поскольку цены на поликристаллический кремний упали с 400 до 16 долларов за килограмм, производство было заморожено. Отложен и ввод завода компании «Хэвел» в Новочебоксарске по производству 1 миллиона солнечных модулей в год, в строительство которого вложено уже свыше 30 миллиардов рублей. Отечественные производители первых солнечных электростанций и крыш ориентируются сейчас на китайские модули, из-за дешевизны которых подошёл к банкротству, например, завод даже в «солнечном городе» Фрайбурге в Германии. Самыми востребованными оказались нанотехнологии в машиностроении, производстве стройматериалов, фармацевтике и медицине, которыми как раз и занимаются учёные ЛГТУ.

Работу кафедры химии ЛГТУ финансово несколько лет поддерживали Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ) и Министерство науки и образования РФ. За счёт этого удалось приобрести атомный силовой микроскоп в рассрочку, закупать реагенты в Великобритании. Хотя, подчёркивают учёные, по кооперации можно бы содержать свой виварий для кроликов, брать кровь для производства иммунореагентов.

Но для финансирования исследований, проведения НИОКР нет ни венчурных инвестиционных фондов, ни бизнес-ангелов, которые могли бы способствовать научным изысканиям и созданию опытных производств. В стране уничтожено связующее звено между наукой и производством – опытно-конструкторские бюро и производства. А без квалифицированных конструкторов и технологов опытные образцы трудно создать.

Руководитель ГосНИИгенетики Владимир Георгиевич Дебабов в одном из выступлений на международной конференции по биотехнологиям рассказывал, что даже небольшую опытную установку не взялся изготовить ни один из заводов Подмосковья, исполнителя удалось найти лишь в Пензе. Хорошо, что в последнее время и в России заговорили об увеличении финансирования R&D, но когда оно от «Сколково» дойдёт до провинциальных вузов, занимающихся важными научными исследованиями? Я встречался с научными сотрудниками Саровского ядерного центра и Сибирского отделения РАН, у которых тоже масса полезных для модернизации экономики страны инновационных идей и которым удалось-таки создать малые предприятия по выпуску востребованной на рынке продукции. Но там имеется более мощный потенциал и традиционная поддержка федеральных властей.

Самое главное сейчас – соединить усилия учёных, власти и интересы бизнеса. Они не всегда совпадают. Думаю, что для перспективных разработок, привлекательных концепций, оформленных в бизнес-проекты, инвестиции найдутся. В том числе и со стороны венчурных фондов. В Липецкой области первый опыт привлечения рискового капитала оказался несколько лет назад очень удачным. Венчурный фонд Черноземья, основным учредителем которого был голландский «Rabobank», выкупил контрольный пакет акций Липецкого хладокомбината. На эти средства комбинат полностью модернизировал производство на основе оборудования из Дании, стал делать лучшее мороженое в ассортименте, поставлять его даже в магазины с кошерными продуктами в Израиль, а после изучения комиссарами Еврокомиссии условий получения молока, его качества и самой продукции – в Европу. Всего три российских предприятия имеют такое право. Теперь хладокомбинат выкупил свои акции у венчурного фонда и существенно улучшил финансовое состояние предприятия.

По такому пути надо бы идти повсеместно, чтобы исследования учёных не попадали в долгий ящик, а работали на укрепление экономики страны, улучшение жизни людей, а в нашем случае и их здоровья.

Источник: Липецкая газета