В исследованиях Института неорганической химии СО РАН в качестве перспективной основы лекарства лидируют рутений и золото. Новосибирские химики ищут соединения, которые станут основой новых препаратов для химиотерапии рака ─ более эффективные и менее токсичные. Масштабное исследование – постоянный подбор комбинаций, у которого уже есть первые положительные результаты.
Ещё 15-20 лет назад в препаратах для лечения рака использовали только платину, пока в поле зрения учёных не попал рутений – менее токсичный и подходящий для фотохимиотерапии: препарат активируют светом в нужной точке организма, сохраняя здоровые клетки. Научные группы всего мира ищут наиболее эффективные соединения рутения, которые могут стать основой новых лекарств. Новосибирцы при поддержке гранта Российского научного фонда предлагают свои варианты.
«Наша задача ─ подобрать такое окружение для металла, чтобы оно одновременно и попадало в клетку, и было малотоксичным до засветки, и стало токсичным после засветки. Комбинируя различные части комплексов, мы пытаемся сделать универсальный препарат», ─ рассказал главный научный сотрудник Института неорганической химии СО РАН Геннадий Костин.
Синтезируя новые соединения по собственным методикам, их изучают, подтверждают свойства и тестируют вместе с биологами. Так, из полусотни вариантов лишь несколько показали нужный эффект на клеточных культурах. Успешнее всего ─ в отношении рака лёгких и молочной железы.
«Мы смотрим их базовую токсичность. Что с ними будет происходить в организме и как они поведут себя дальше – сложно представить. Поэтому нужно взять 50 соединений, чтобы из них отобрать пять, а из пяти ─ одно. И, возможно, оно когда-нибудь дойдёт до препарата», ─ пояснил младший научный сотрудник Института неорганической химии СО РАН Иван Яковлев.
Своим путём пошли в другой лаборатории института: синтезируют новые соединения для препаратов химиотерапии на основе родия, иридия и золота. Последнее оказалось особенно перспективным, это показали доклинические испытания на мышах с раком толстой кишки и молочной железы.
«С течением времени размер опухоли становится меньше, препарат не влияет на функциональность самой мышки. В соединениях кроме золота есть органическая часть, которая наделяет их специфическими свойствами», ─ сообщил главный научный сотрудник Института неорганической химии СО РАН Артём Гущин.
Это позволяет бить сразу в несколько мишеней и эффективнее разрушать раковые клетки. Результаты испытаний опубликовали в научных журналах. Чтобы продолжить работу, нужен интерес и помощь инвесторов.
Александр Артемьев более пяти лет разрабатывает новые соединения, чтобы экраны телевизоров и смартфонов заиграли новыми красками. Материалы о разработке сотрудников Института - на телеканале ВЕСТИ Новосибирск.
Каждое особого рода органическое соединение с разными металлами – золотом, серебром, марганцем, европием – даёт свой цвет и свечение. Так учёные синтезируют наиболее перспективный дуэт.
«Главное, чтобы люминофор был новый, неизвестный. Прежде чем пытаемся что-то синтезировать, мы проверяем базы данных. Люминесценция должна быть яркой и долгоживущей», ─ рассказывает старший научный сотрудник Института неорганической химии СО РАН Мария Давыдова.
От голубого до оранжевого: такой палитрой в составе комплексов играют ионы меди. Это один из наиболее интересных металлов в силу его доступности и дешевизны, к тому же нетоксичен, что является ещё одним важным свойством искомых соединений. Сотни светящихся соискателей претендуют на роль главного героя в будущей технологической трансформации OLED-устройств.
Одни из самых популярных OLED-устройств ─ OLED-телевизоры. Их экраны, условно говоря, многосоставной пирог, в числе слоёв которого ─ катод, анод и органические материалы, отвечающие за цвет. Ключевой компонент ─ комплексы иридия. Металл превосходно работает в OLED-устройствах. Один минус – его цена в два раза дороже золота.
Заменить иридий нельзя, все производственные цепочки отлажены, но в перспективе ─ вполне возможно. Доступную и выгодную альтернативу ищут в лабораториях всего мира. Сибиряки ведут поиск совместно с китайскими коллегами. Новосибирские учёные экспериментируют с пропорциями компонентов, ставят опыты, а исследователи из Поднебесной работают над прототипами экранов.
«Мы исследуем стабильность в воде, при хранении, к нагреванию и свету. Перспективные соединения отправляем в Китай, они на основе наших соединений делают OLED-устройства, и мы делаем совместные публикации», ─ рассказал главный научный сотрудник Института неорганической химии СО РАН Александр Артемьев.
Исследования востребованы, это доказала победа Александра Артемьева в национальном конкурсе для молодых учёных-химиков. Потенциальные сферы применения новых соединений ─ не только OLED-устройства, но и рынок умных материалов и осветительных приборов. Постучится ли фундаментальная наука в двери реального производства, сомнений нет. Это лишь вопрос времени.
О неорганической химии и ее будущем, исследовательской работе и обмене научным опытом - материалы об исследованиях старшего научного сотрудника Института Лысовой Анны Александровны в рамках проекта Колба.
Колба — уникальная национальная премия, посвященная достижениям женщин и специалистов в области науки и технологий. За три года нашего существования мы охватили более 800 кандидатур и отметили достижения более 150 выдающихся женщин-ученых. Подписаться на Телеграмм-канал https://t.me/kolba_science
В рамках этого проекта Евгения Еньшина, руководитель национального отделения «Женщины атомной отрасли», продолжает серию увлекательных обсуждений на актуальные темы науки и технологий.
Анна Лысова - кандидат химических наук, старший научный сотрудник ФГБУН Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН, лауреат премии «КОЛБА» 2024, номинация «Инновация».
Как вы поняли, что хотите заниматься наукой?
Это был неосознанный выбор, потому что я поступила в Новосибирскую физико-математическую школу, но поняла, что математика – это скучно. Зато там была интересная и очень практическая химия, где мы многое делали руками. Меня это заинтересовало. А еще моя мама работает учителем химии, поэтому любовь к предмету передалась от нее, так скажем, химия есть в моих генах. Первые книги, которые я взяла в руки, даже еще не умея читать, были учебники по химии.
Расскажите о своей профессиональной деятельности.
Я старший научный сотрудник Института неорганической химии им. А. В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук и старший преподаватель кафедры физической химии Новосибирского государственного университета. Я веду занятия по химической термодинамике и химической кинетике в Новосибирском государственном университете. Сфера моих научных интересов – это синтез и исследование свойств металл органических координационных полимеров. Это материалы, состоящие из неорганических и органических частей, которые рассматриваются как потенциальные адсорбенты для разделения и хранения различных газов, для детектирования различных вредных веществ в растворах (антибиотиков или тяжелых металлов). Это область науки бурно развивается в последнее время.
Какое у вас основное направление в вашей научной работе в области неорганической химии?
Мое основное направление – это металл органические координационные полимеры для адсорбционного разделения газов. Наша последняя работа – получение серии металлов органических координационных полимеров для разделения насыщенных и ненасыщенных углеводородов: этана и этилена, пропана и пропилена, в результате чего получается чистый пропилен или этилен – сырье для процессов тонкого органического синтеза в химической промышленности и полимеризации. Мы получили соответствующий патент, и в 2021 году это изобретение было признано одним из лучших изобретений России. Также эти материалы хорошо делят легкие насыщенные углеводороды (метан, этан и пропан), которые являются основными компонентами природного, сланцевого и попутного нефтяного газа. То есть они позволяют газ, который добывается, например, на севере, разделить на индивидуальные компоненты, а потом с ними работать и получать ценные вещества.
Какие результаты будут наиболее значимыми в вашем исследовании?
Наиболее значим этот материал, потому что его структура позволяет адсорбировать из себя много вещества, но тем не менее демонстрирует преимущественную адсорбцию одного из компонентов. Мы сделали так называемые проточно-адсорбционные эксперименты, то есть набивали колонку этим адсорбентом: на входе в колонку поступает смесь газов, на выходе из колонки получается чистый газ. В этом я вижу большие перспективы.
Как вы оцениваете текущее состояние исследований в области неорганической химии в России и за рубежом?
Я думаю, что мы на достаточно высоком уровне в России. Ситуация немного осложняется тем, что нам тяжело публиковаться в иностранных журналах и сотрудничать с зарубежными организациями, как мы привыкли делать до этого. Мы пытаемся переориентироваться на Азию, в частности, на Китай. Но мы достаточно конкурентоспособны.
Какие современные технологии и методы вы используете в своих исследованиях? Как вы считаете, какова перспектива применения ваших исследований в промышленности и других областях?
Мы синтетики, поэтому в начале мы должны получить монокристалл – это красивый ограненный кристалл, который мы видим в микроскоп. Его мы снимаем на монокристальном дифрактометре и узнаем структуру. Далее мы оптимизируем условия синтеза данного соединения для того, чтобы получить много чистого вещества. Кроме того, мы используем методы элементного и рентгенофазового анализов, чтобы подтвердить чистоту получающейся фазы, методы термического анализа, чтобы подтвердить термическую стабильность (всех интересуют устойчивые вещества, стабильные в широком температурном диапазоне), методы инфракрасной спектроскопии, чтобы подтвердить состав. Затем мы пытаемся активировать это соединение (удалить растворитель, находящийся в его опорах) и адсорбировать на нем различные газы. Когда это получается, мы проводим так называемые проточно-адсорбционные эксперименты, когда мы набиваем колонку, подаем смесь газов на вход и смотрим, что получается на выходе.
Если говорить о перспективах использования, то у нас есть вещества, которые получаются из достаточно дешевых ингредиентов, и их стоимость тоже будет невелика. Но есть проблема масштабирования, потому что для адсорбции на пилотной установке уже требуется большое количество вещества.
Куда мы движемся с точки зрения неорганической химии?
В неорганической химии мы смотрим, чтобы наши разработки нашли применение в российской промышленности, которой сейчас многого чего не хватает. Когда нам закрыли поставки всего, чего можно было, выяснилось, что у нас нет даже простого отбеливателя для бумаги, потому что мы сами это не производим.
Какие советы вы могли бы дать молодым ученым, начинающим свою карьеру в области химии, в частности, неорганической химии?
Выбирать направление душой и смотреть, где больше нравится, потому что иначе вы так и будете ходить с места на место, бросать тему и каждый раз начинать с нуля. Не надо метаться, надо осознанно подходить к выбору работы. Если вы утром просыпаетесь и думаете, зачем мне опять идти в институт и заниматься непонятно чем, значит, это не ваше. На работу нужно идти с удовольствием, зная, что вас там ждут новые открытия и свершения!
Насколько у нас налажены научное сотрудничество и обмен опытом с научными учреждениями?
На своем примере могу сказать, что такая связь налажена или может быть налажена. Я работаю в Новосибирском Академгородке, где много институтов различных профилей располагаются в одном месте. Мы всегда можем найти контакты, спросить у друзей, товарищей, которые подскажут, потому что как раз работают в другом институте. В этом смысле расположение научных центров различного профиля в одном месте – это важно. Контакты между различными научными центрами также существуют: мы регулярно ездим работать на синхротрон в Курчатовский институт, потому что у нас пока нет необходимого оборудования.
Внутри России мы поддерживаем научные контакты и стараемся их развивать. Я считаю, что нормальная работа, нормальная наука не может быть сделана в рамках одной только лаборатории. Совершенно точно нужны межлабораторные, межинститутские и даже межцентровые контакты.
Как вы относитесь к необходимости пересмотра своих убеждений и теорий в свете новых данных?
В нашей научной деятельности это постоянно происходит: у тебя есть какая-то идея, ты придумал план, написал и получил грант, начал работать и выяснил, что идея оказалась ложной, результаты получились совсем не такими, как ты предполагал, и теперь не вписываются в кайму предложенного изначально исследования. Поэтому я к этому отношусь нормально.
Как вы планируете развивать свои исследования в будущем?
Я вижу, что в этой области я останусь, она мне нравится. Сейчас популярным становится направление детектирования различных вредных и опасных веществ, например, антибиотиков, тяжелых металлов. В этой области, скорее всего, я буду развиваться. Докторскую защитить хочу, конечно, куда без этого.
Проект «КЛАССный ученый» посетил школы в рамках олимпиадного движения. Сотрудники ИНХ СО РАН приняли участие в выездных лекциях для школьников — победителей и призеров олимпиад по химии и биологии.
Материал о Проекте - на страницах издания "Наука в Сибири" (№ 50 от 12.12.2025),
Лекцию о металлах в медицине и человеческом организме прочитала старший научный сотрудник Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН председатель Совета научной молодежи СО РАН, советник председателя СО РАН по молодежной политике кандидат химических наук Елизавета Викторовна Лидер. Одни металлы содержатся в организме, другие входят в состав лекарств или используются в диагностике, у третьих есть полезные изотопы, четвертые — инертные — подходят для создания имплантатов. Например, цинк позволяет молекулам инсулина постепенно поступать в кровь, а также он необходим для метаболизма витамина Е. Кобальт принимает участие в кроветворении и необходим для нормального функционирования нервной системы, нехватка железа спровоцирует железодефицитную анемию. Заболевания можно диагностировать или лечить путем введения металлов. Некоторые болезни также могут быть вызваны недостатком или избытком ионов металлов. Так, в ИНХ СО РАН разрабатываются препараты на основе меди.
О металл-органических каркасных структурах, за разработку которых в 2025 году была присуждена Нобелевская премия по химии, рассказал главный научный сотрудник лаборатории металл-органических координационных полимеров Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН доктор химических наук Андрей Сергеевич Потапов. Металл-органические каркасы — это кристаллические двух или трехмерные структуры, состоящие из ионов металла, связанных органическими лигандами. Такие конструкции с пористым пространством способны поглощать газы и другие химические вещества, что делает область их применения широкой. Сегодня существует большая база металл-органических каркасных структур, которая ежедневно пополняется новыми соединениями и доступна для исследователей всего мира. Во время лекции школьники узнали о том, как ученые получают и исследуют металл-органические каркасы, а также где они применяются и какой имеют потенциал. Металл-органические каркасы используются для хранения газов, например метана: благодаря пористой структуре они способны хранить в себе большие объемы газа, которые используются в энергетике в качестве топлива. С помощью каркасов можно очищать воздух и воду от химических загрязнителей, создавать на их основе медицинские биосенсоры, также каркасы могут быть катализаторами для ускорения химических реакций.
