Научные программы организаций
Гранты РНФ на реализацию комплексных научных программ организаций

Тихая битва с пневмококком

Фото: Институт органической химии РАН. Источник: Станислав Любаускас / Chrdk.

Если в прошлом веке химия занималась изучением относительно простых соединений, то сейчас химики исследуют сложные молекулярные органические и гибридные системы (включающие в себя неорганические и органические компоненты, в том числе наночастицы). Такие сложные молекулярные системы находят применение в фармацевтике, катализе, нанотехнологиях, нефтехимической промышленности, медицине, энергетике и многих других областях.

Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского (ИОХ) Российской академии наук еще в 2014 году выиграл пятилетний грант Российского научного фонда, чтобы заниматься дизайном и исследованием сложных гибридных систем. Разработки ученых не только простые в использовании и сравнительно недорогие, но еще и экологически чистые. Например, сотрудники института уже создали методы построения сложных молекулярных азот-кислородных систем — доноров оксида азота и полупродуктов для получения нейромедиаторов (в том числе гормонов), а также регуляторов активности ферментов. Такие системы можно использовать для создания лекарств для лечения заболеваний сердечно-сосудистой, иммунной и нервной систем, болезней легких. Эти лекарства, по мнению исследователей, будут превосходить по активности и широте терапевтического эффекта известные лекарства и не проявят в отличие от них вредных побочных эффектов.

Кроме того, работники института Зелинского разработали катализаторы (ускорители химических реакций) для решения одной из ключевых задач современного органического синтеза — создания методов получения целевых органических продуктов с атомарной точностью из дешевого и легкодоступного природного сырья.

В ходе проекта ученые исследовали системы для разработки синтетических вакцин, в том числе для защиты от пневмококка — одного из наиболее распространенных и опасных патогенов, вызывающих пневмонию, отит и менингит. В результате сотрудники ИОХ синтезировали конъюгаты белка-носителя с олигосахаридными лигандами (углеводные производные, построенные из нескольких моносахаридных остатков), иммунизация которыми лабораторных мышей обеспечила полную защиту от заражения соответствующими серотипами пневмококка. Исследования в пробирке (in vivo) проводились во ВНИИ вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова.


Фото: Институт органической химии РАН. Источник: Станислав Любаускас / Chrdk.

Аспирантка ИОХ РАН Екатерина Денисова выделяет синтезированный комплекс палладия. Подобные комплексы используют для создания улучшенных каталитических систем для быстрого и простого получения новых молекул.


Фото: Институт органической химии РАН. Источник: Станислав Любаускас / Chrdk.

Студентка Вера Черепанова на сканирующем электронном микроскопе изучает образцы современных гетерогенных каталитических систем. В лаборатории она пытается понять, как изменяется поверхность катализатора (ускорителя химических реакций) в зависимости от условий проведения реакций. Выявление этой зависимости, возможно, станет ключом к пониманию актуального вопроса: как проходят химические реакции?


Фото: Институт органической химии РАН. Источник: Станислав Любаускас / Chrdk.

Оборудование позволяет напылить слои углерода и металлов для съемки на электронном микроскопе. Этот служит отличным помощником при получении образцов с наноразмерным покрытием.


Фото: Институт органической химии РАН. Источник: Станислав Любаускас / Chrdk.

Ученые получают изображения поверхности катализатора на сканирующем электронном микроскопе. Вера Черепанова исследует сложную структуру углеродного материала, входящего в состав катализатора на его основе. Он, в свою очередь, необходим при селективном синтезе новых веществ (когда происходит быстрая кристаллизация материала с высокой скоростью охлаждения, что позволяет управлять некоторыми его характеристиками).


Фото: Институт органической химии РАН. Источник: Станислав Любаускас / Chrdk.

Специальная камера дает возможность работать в атмосфере инертного газа для веществ, неустойчивых в обычных условиях. Несмотря на свою простоту, подобная камера удобна в повседневной работе лаборатории и позволяет проводить научные исследования для чувствительных к воздуху и влаге веществ.


Фото: Институт органической химии РАН. Источник: Станислав Любаускас / Chrdk.

Научный сотрудник ИОХ РАН Евгений Пенцак за исследованием оксидных подложек на просвечивающем электронном микроскопе. Эти подложки позволяют получать катализаторы с улучшенной структурой и заданными свойствами, а мощный инструмент — электронный микроскоп — служит надежным подспорьем в изучении их природы.


Фото: Институт органической химии РАН. Источник: Станислав Любаускас / Chrdk.

Аспирантка ИОХ РАН Лилия Сахарова подготавливает пробы для анализа вещества методом ядерного магнитного резонанса. Сверхпроводящие магниты создают мощнейшие магнитные поля для измерения расстояний между ядрами атомов в молекулах различных белков, что позволяет определять их пространственные структуры.


Фото: Институт органической химии РАН. Источник: Станислав Любаускас / Chrdk.

Сотрудники удаляют летучие компоненты из реакционной смеси на роторном испарителе. Этот прибор позволяет быстро избавиться от растворителя или другого летучего компонента без потери времени научного сотрудника на сбор и установку сложного оборудования для отгонки.


Фото: Институт органической химии РАН. Источник: Станислав Любаускас / Chrdk.

Ученые фильтруют органические соединения под вакуумом. После проведения реакции катализатор можно отделить от реакционной смеси простым методом фильтрования. Таким образом избавляются от ненужных компонентов в смеси, упрощая дальнейшую очистку целевого вещества.


Фото: Институт органической химии РАН. Источник: Станислав Любаускас / Chrdk.

На 3D-принтере осуществляется быстрое прототипирование молекулярных моделей. Метод 3D-моделирования помогает при визуализации сложных молекул или при проектировании химических реакторов непосредственно в лаборатории.


Фото: Институт органической химии РАН. Источник: Станислав Любаускас / Chrdk.

Евгений Гордеев изготавливает модели на 3D-принтере. Экструзионная техника печати (когда принтер плавит и наносит термопластиковую нить) актуальна и применима не только на производстве, но и, благодаря ее легкости в эксплуатации и техническом воплощении, широко востребована в химической лаборатории научного института. Можно придумать и напечатать уникальный реактор по индивидуальному проекту для синтеза вещества.


Фото: Институт органической химии РАН. Источник: Станислав Любаускас / Chrdk.

Эти экспериментальные модели пробирок для проведения реакций получили по технологии трехмерной печати. Она помогает существенно расширить возможности и делать пробирки из различных полимеров в качестве альтернативы обычной лабораторной посуде.


Фото: Институт органической химии РАН. Источник: Станислав Любаускас / Chrdk.

Культура опухолевых клеток, снятых на флуоресцентный микроскоп. Прежде чем поместить клетки под микроскоп, ученые метят их светящимися (флуоресцентными) метками, чтобы лучше увидеть изменения, которые сотрудники произвели с клетками во время исследования.

Редакция благодарит за помощь в создании материала Российский научный фонд.

Теги: иох
Недавние новости

Возврат к списку