Полимеры против вирусов и рака

Возможно, разработки Центра прогрессивных материалов и аддитивных технологий Кабардино-Балкарского университета в перспективе здорово облегчат нам жизнь. Что происходит в стенах одной из самых современных научных лабораторий страны в условиях мирового кризиса, рассказала руководитель центра, проректор по научно-исследовательской работе КБГУ, доктор химических наук, профессор Светлана Хаширова.

Полимеры vs коронавирус

— Вы создали в своей лаборатории полимерный антисептик. В чем его отличие от антисептиков, к которым мы все привыкли?

— Антисептики, которые сейчас производятся, неплохие, они справляются со своей задачей — убивают патогенные микроорганизмы, поскольку содержат спирт и низкомолекулярные биоциды. Наши антисептики — мы разработали несколько рецептур — отличаются от прочих своей полимерной природой. Они не содержат низкомолекулярных соединений, а значит, менее токсичны. К тому же полимерная природа вещества обеспечивает образование на поверхности тончайшей пленочки, которая сохраняется длительное время и препятствует проникновению и размножению вирусов и бактерий. Бактерицидная и противовирусная активность компонентов антисептика изучена и доказана. Дело в том, что есть вещества, к которым вирусы уже успели приспособиться, но если их соединить, то можно получить нечто новое. В ряде случаев соединение теряет полезные свойства, в других — наоборот, улучшает свои показатели в борьбе с вирусами.

— Заявлено, что антисептик помогает справиться с коронавирусами. Идет ли речь в том числе о новом коронавирусе и неужели в университете есть лаборатория с достаточной степенью защиты для того, чтобы испытать его действие на реальных штаммах COVID-19?

— Нет, конечно, такой лаборатории нет ни в КБГУ, ни вообще в республике. Так что на реальных штаммах ничего не проверяется. Мы поверяем все на модельных опытах. По специальным методикам на кафедре микробиологии, иммунологии и вирусологии готовятся растворы, модельные объекты, на которые воздействуют разработанными нами полимерами и наблюдают за реакцией. По этим опытам можно косвенно судить о том, что это вещество будет обладать противомикробным и противовирусным действием. По-хорошему, сейчас нам надо сотрудничать с другими лабораториями, в том числе с зарубежными, у которых есть возможность проверять действие этих веществ непосредственно на новый вирус. Мы же только делаем выводы, исходя из общих свойств всех вирусов.

Естественно, у нового коронавируса есть особенности, которые до конца не изучены. Ученые всего мира занимаются сейчас его изучением. По сути, единственное, что известно точно, — нужно следить за личной гигиеной, обрабатывать рабочие поверхности, мыть пол. Тем не менее очевидно, что любой вирус содержит ДНК- и РНК-последовательности, на которые антисептик воздействует. Именно поэтому антисептики повышают эффективность гигиенических процедур.

— Успели ли вы запатентовать свои разработки?

— Запатентованы отдельные компоненты. На патент самого состава мы подали заявку. Как я уже сказала, у нас несколько рецептур. Некоторые полностью основаны на полимерах, которые уже выпускаются промышленностью, а некоторые — на полимерных материалах, синтезированных в нашем центре впервые, аналогов им нет. В условиях, когда вирус распространяется очень быстро, организовывать производство совершенно новых антисептиков — слишком долгий процесс. В будущем, конечно, мы этим займемся, но сейчас важнее определить рецептуры из уже имеющихся на рынке компонентов. Две таких рецептуры у нас созданы. Исследование еще идет, но уже проведенные модельные опыты показали, что они работают. Буквально вчера мы получили предварительный результат, подтверждающий их эффективность.

Без паники

— Почему вы решили взяться за создание новых антисептиков — это ответ на пандемию?

— Не то чтобы дело исключительно в новом вирусе. Но поводом стало то, что вдруг все исчезло из продажи — антисептики, спирт, все на свете, и стала подниматься паника. И тогда мы подумали: у нас в лаборатории есть оборудование, все нужные компоненты, есть полимеры, обладающие биоцидными свойствами. Значит, мы можем «смешать» свой собственный антисептик. Тогда и приняли решение создать его хотя бы в количестве, достаточном для обработки поверхностей в университете, и смогли это сделать. У нас получается концентрат, который можно развести водой. Когда мы разводим его для рук, добавляем еще некоторые компоненты. Людям, которые без сертификации готовы добровольно испытывать новое вещество, мы его тоже предоставили. Но, к сожалению, у нас лаборатория, а не завод. Так что тоннами, как у нас сейчас требуют, мы создавать его не можем.

А вообще, мы всегда занимались не только суперконструкционными полимерами — термопластами, пластиками, разработкой высокобарьерной тары. В нашем центре с 2002 года идет разработка полимеров для применения в медицине. Мы понимаем, что тут нужны длительные клинические испытания и сертификация, но работа в этом направлении нам интересна. Правда за все время ни одного гранта на эту тему нам получить не удалось, так что в полную силу заниматься этим не получается, большую часть усилий мы направляем на проекты, где у нас есть возможность платить молодым ученым зарплату. Чтобы вы понимали степень моего интереса к этой области: кандидатскую и докторскую диссертации я защищала не по суперконструкционным полимерам, хотя активно ими занимаюсь, а по разработке полиэлектролитов биоцидного действия. Это вещества, которые могут воздействовать на вирусы, грибки и так далее.

— Есть ли желающие массово производить ваши антисептики?

— Предложения организовать производство поступают из разных регионов России. Сейчас это крайне востребовано, и кто только не делает антисептики. Думаю, в обозримом будущем состав будет запатентован и производство начнется.

Наноконтейнер с лекарством от рака

— Вы недавно сообщили еще об одной удачной разработке — полимере, который поможет в лечении рака. Как он работает?

— Тут надо сразу сказать, что мы далеко не первые синтезировали полимер, который может стать наноконтейнером для лекарств. Такие полимеры давно известны, но все отличаются друг от друга. Их суть в том, что они как бы связывают лекарство и несут его в определенный орган, чтобы оно подействовало именно там, а не травило организм целиком. Этот принцип можно использовать и в лечении различных воспалительных процессов, не только рака.

— Как вы обнаружили этот полимер-перевозчик?

— Мы целенаправленно создавали его, хотелось разработать структуру, на которую можно «подвесить» лекарство, и она позволит варьировать его дозировку, время действия и так далее. У нас получился такой, можно сказать, умный полимер. Правда, его еще изучать и изучать. Сейчас мы точно определили количество вещества, которое не будет токсичным для человека. Проходят первые испытания на живых организмах. Но организм человека — сложная система. И наш полимер — сложная система. Когда эти две системы начнут взаимодействовать, тоже ничего простого не жди. Я понимаю, что нам предстоит еще долгий путь, но я видела действие химиотерапии на людей, видела, как тяжело она переносится, — хочется помочь. Создание лекарства от рака можно назвать моей давней мечтой.

Импланты и антибактериальные поручни

— Каких еще интересных и важных разработок ждать от лаборатории?

— Ну вот, например, сейчас все поверхности обрабатывают антисептиком, чтобы не размножались микробы. Но что если сами полимеры делать такими, чтобы они обладали антисептическими свойствами, содержали добавки, непривлекательные для размножения патогенных организмов? В этом направлении мы сейчас работаем совместно с Институтом нефтехимического синтеза РАН. Мы разрабатываем наполнители для полимеров с антибактериальными свойствами. Их можно будет много где использовать: от производства целлофановых пакетов, в которых продукты не будут так быстро портиться, до покрытия поручней в общественном транспорте.

И, конечно, мы не оставляем работу над суперконструкционными материалами для 3D-печати, в частности над тем, чтобы из них можно было делать импланты.

— Три года назад вы получили два гранта на 200 миллионов рублей. Удалось достичь всех поставленных целей?

— Все работы по грантовым проектам мы завершили в прошлом году в полном объеме и даже с превышением необходимых показателей. Все запланированные материалы разработаны, и все они по характеристикам превышают требования технического задания. Например, нам удалось создать полимер, в котором до 40% наполнителя — он обеспечивает хорошую печать. Это сложно, такая нить обычно очень хрупкая, ее даже сложно поместить в принтер. Мы сумели найти решение, когда нитка остается жесткой и прочной, но при этом гибкой и напечатанные изделия обладают необходимыми эксплуатационными качествами. Все полученные нами заданные опытные образцы прошли приемочные испытания у нашего индустриального партнера АО «Композит» — это корпорация Роскосмоса.

Когда мы начинали работу, переживали, достигнем ли поставленных целей. В итоге сплоченная работа коллектива, молодых ребят, которые занимаются только полимерами, помогла преодолеть все трудности. Кстати, у нас за два года семь человек защитили кандидатские — часть по проектам грантов, а часть по биоцидным полимерам. Это можно назвать таким приятным бонусом.

— Как обстоит дело с внедрением ваших разработок в производство?

— Потребность в разработанных нами материалах есть, нам ежедневно звонят, просят материал в больших количествах. Мы понемножку синтезируем и предоставляем для испытаний на заводах-потребителях практически бесплатно. Заинтересованные в открытии производства лица есть, но процесс идет очень медленно. Поэтому сейчас мы хотим в рамках малого предприятия при университете запустить маленькое опытное производство полимеров. Оно по крайней мере сможет удовлетворить потребности медицины в плане имплантов — там требуется немного материала, но он должен быть самого высокого качества.

Не радужные перспективы

— Есть ли новые смелые планы и новые гранты?

— К сожалению, тут все обстоит не слишком радужно. Мы подавали заявки на развитие наших направлений, но в РАН их почему-то признали нецелесообразными.

Мы подавали две заявки. Первая — на получение опытного образца принтера, который будет печатать не нитками, а порошком суперконструкционных полимеров, что позволит добиться большей степени точности при печати. Есть изделия, которые нельзя напечатать нитками, а порошками это сделать возможно. Потребность есть и в авиации, и в космосе, и в медицине. В рамках исследований с Фондом перспективных исследований мы уже разработали демонстрационный образец и хотели довести дело до опытного вместе с индустриальным партнером и фактически выпустить потом на рынок. В мире существует всего один подобный принтер, это был бы второй, в котором и железо, и программное обеспечение было бы отечественным.

Вторая работа касалась 3D-печати кристаллизующихся полимеров, такая печать существует во всем мире, но технологию надо усовершенствовать. Эту работу также признали нецелесообразной — обе заявки даже не передали в экспертный совет, то есть объяснений и экспертных оценок мы не получили. Это, в общем-то, обидно, потому что мы поставили перед собой сложные задачи, которые еще никто в мире не решил.

Сейчас готовим заявку на новый конкурс — на создание научного центра мирового уровня. Заявление, конечно, амбициозное, но мы считаем, что можем претендовать на это, достаточный задел есть.

— Карантин, коснувшийся в том числе ученых во всем мире, валютный кризис, — как на лаборатории отразились эти внешние проблемы?

— Конечно, это все ощущается. В первую очередь появились сложности с доставкой реактивов. Да и вообще, весь мир как будто замер. Все один к одному: кризис в коллективе из-за отказов в грантах, кризис в стране и в мире. Не имея государственной поддержки, очень сложно сохранить научную лабораторию. Вице-президент РАН академик Алексей Хохлов недавно в своем выступлении сказал, что нужно развивать науку не только в Москве, Санкт-Петербурге и Новосибирске, где есть научные центры, но и в регионах. Так вот у нас в регионе есть центр — я могу это сказать — мирового уровня, высококвалифицированные кадры с научными степенями, самое современное оборудование, и результаты работы мы выдаем соответствующие. Наша группа готова решать сложные задачи днями и ночами — только дайте нам возможность. Руководство университета пока поддерживает сохранение нашего центра, но это не так просто для вуза. Если у университета не будет возможности платить зарплату нашим сотрудникам, что делать в этих условиях, совершенно неясно.