Лучи добра из института СО РАН

17.04.2014

-

Эксилампы, над которыми работают учёные из Института сильноточной электроники СО РАН, лечат кожные заболевания, помогают победить антибиотикоустойчивые бактерии и более чем в два раза уменьшают смертность среди новорожденных поросят в сельском хозяйстве. Эти устройства активно покупают Корея, США и Европа, в то время как в российской промышленности и медицине они не востребованы.

Эксилампы являются газоразрядными источниками узкополосного ультрафиолетового или вакуумного ультрафиолетового излучения, работающими за счёт распада эксимерных или эксиплексных молекул. Варьируя газовые смеси и условия, в которых реализуется электрический разряд, можно подобрать диапазон, соответствующий конкретным задачам. Например, загар вызывает небольшая часть ультрафиолетого спектра, которая едва проходит через атмосферу. Выбираем соответствующую ей рабочую молекулу и получаем более безопасную и экологичную технологию для солярия. Впрочем, это одно из самых простых применений эксиламп. Сфер, в которых они могут пригодиться, очень много — от медицины до промышленности и сельского хозяйства.

Наиболее известное использование этих приборов — для лечения кожных заболеваний: псориаза, дерматитов и даже некоторых грибков. Применяющаяся для этого модель содержит смесь хлора и ксенона. Она была разработана в Институте сильноточной электроники СО РАН по заказу одной французской фирмы ещё 11 лет назад. Затем в Европе провели необходимые клинические испытания, немного модифицировали этот образец и создали на его основе продукт, который сейчас активно используется в медицине. Однако не в российской. «По законам, все обследования должны быть сделаны на территории нашей страны. Тот факт, что они уже давно осуществлены за рубежом, ничего не решает. Но у нас нет средств, чтобы проводить их здесь. К тому же процесс этой проверки довольно длительный, а всем инвесторам нужны быстрые деньги», — утверждает старший научный сотрудник лаборатории оптических излучений, доктор физико-математических наук Эдуард Анатольевич Соснин.

Недавно в Медицинском центре Колумбийского университета было доказано предположение томских учёных (высказанное ещё в 2006 году), что излучение другой эксилампы, также созданной в ИСЭ СО РАН, эффективно против антибиотикоустойчивых бактерий. Оно позволяет подавлять активность вирусов, но при этом не вызывает канцерогенного действия на живые клетки организма, что важно, например, в хирургии, для послеоперационной обработки ран.

В ИСЭ СО РАН сейчас продолжаются работы в этом направлении. «На протяжении года мы с исследователями из Сибирского государственного медицинского университета изучали, как ведёт себя культура синегнойной палочки (бактерии, которая очень часто является причиной госпитальных осложнений) под воздействием стресса, вызванного излучением разных ламп и светодиодов. Поначалу это было чисто фундаментальной задачей. Но затем мы обнаружили, что меняется пигментообразование», — рассказывает Эдуард Соснин. Тогда учёные взяли 100 штаммов синегнойной палочки, выделенных у пациентов Томской клинической больницы, и проследили, есть ли связь между свойствами пигментов, которые они синтезируют, и устойчивостью культуры к антибиотикам. Выяснилось, что в случае, когда бактерия не поддаётся лекарствам, спектр флуоресценции пигментов ясно об этом сигнализирует. «Во-первых, наша эксилампа намного дешевле лазерных методов, которые используются в этих целях сейчас (к тому же она значительно упрощает сам процесс исследования — ею может пользоваться даже неподготовленный медицинский персонал), — утверждает Эдуард Анатольевич. Во-вторых, мы обнаружили, что с её помощью можно проследить устойчивость не только к одному антибиотику, но и к целому их комплексу (что раньше не представлялось возможным)». Исследователи уже подали заявку на патент и сейчас готовят публикации.

Поскольку в российской медицине эксилампы развития не получают, учёным приходится искать новые сферы их применения. «Несколько лет назад я подумал: раз мы разработали технологию для излечения кожных заболеваний у людей, которая основана на стимулирование производства витамина D в коже, почему бы не применить то же самое на сельскохозяйственных животных?» — рассказывает Эдуард Соснин. Сейчас свиньи и коровы содержатся преимущественно в закрытых помещениях — это помогает избежать заражения африканской чумой и другими инфекциями. Но фактически животные почти не видят солнца, в результате чего уменьшается их иммунитет, физиологическая и репродуктивная активность.

С помощью одной из эксиламп учёные из ИСЭ СО РАН и Томского сельскохозяйственного института сымитировали участок спектра, вызывающий активное положительное воздействие на организм, и обнаружили, что мыши, которых облучали по нескольку минут в день, стали подвижнее, родили и выкормили больше детей. Затем исследователи провели те же эксперименты со свиноматками и снова получили впечатляющие результаты — смертность среди поросят упала в 2,4 раза.

Учёные считают, что эта технология должна быть выгодной для аграрного хозяйства. «На мой взгляд, окупаемость её будет хорошей — для достижения эффекта нужно, чтобы лампы работали несколько минут в сутки — совсем небольшой расход энергии, – утверждает Эдуард Анатольевич. – Но, чтобы заявлять это наверняка, необходимо провести ещё, как минимум, одну серию исследований. Для этого мы планируем встретиться с руководством ЗАО «Аграрная Группа», чтобы оценить, насколько наш проект экономически эффективен, и принять решение, стоит ли продолжать его или нет».

Благодаря узкополосному излучению, эксилампы могут использоваться в огромном количестве фотопроцессов в различных сферах — для производства панелей сотовых телефонов, покрытий на оптику, включая очки, ускорения или замедления различных химических реакций в биологии и медицине. Например, с их помощью можно решить некоторые экологические проблемы (о чём уже упоминалось в начале статьи). В соляриях обычно используются ртутные лампы. Заводов по их утилизации не хватает, поэтому зачастую отслужившие образцы просто отвозят на свалку. В результате опасное вещество попадает в окружающую среду, что способствует росту раковых заболеваний. Эксилампы же ртути не содержат.

Образцы другого типа находят своё применение в полиграфии. С их помощью на журналы наносится глянец — под воздействием излучения полимерный лак моментально застывает, тогда как при использовании традиционных приборов в смесь нужно добавлять растворители, которые замедляют скорость печати и оказывают вредное воздействие на здоровье рабочих. Подобная технология уже используется в некоторых немецких полиграфических станках.

Недавно большую партию эксиламп из ИСЭ СО РАН заказали в Корее. «Скорее всего, это сделано для того, чтобы несколько изменить дизайн корпуса и в дальнейшем от нас отстроиться. В лучшем случае, они будут покупать в Томске колбы, а корпуса и электронику разберут и научатся изготавливать сами, — считает Эдуард Соснин. — Поскольку мы являемся учёными и частично конструкторами, на проведение НИР и ОКР средств у нас хватает, но на доводку и постановку на производство денег нет. Собственно, это в наши функции и не входит. Мы готовы работать с любым заводом, которого заинтересуют созданные нами эксилампы, предоставлять документацию и давать необходимые консультации, но пока эти приборы больше востребованы за границей».

Диана Хомякова, СО РАН.инфо

©РАН 2024