Россия
в апреле отправила в Китай первую партию изотопа кобальт-60, одного
из наиболее востребованных источников гамма-излучения, используемого для
стерилизации пищевых продуктов, медицинских инструментов и материалов,
обеззараживания и очистки промышленных отходов, модификации полимеров.
Изотопы — высокотехнологичный экспортный товар, рынок которого растет.
«Эксперт» побеседовал с научным руководителем химического факультета МГУ,
вице-президентом Российской академии наук Степаном Калмыковым
о перспективах российской радиохимии и об использовании
ее продукции в промышленности и медицине.
— Радиационная химия относится
к малопопулярной части прикладной науки. В каких областях
используются результаты труда ученых?
— Одной
из наиболее значимых областей применения является медицинская отрасль.
В России мы производим целый спектр изотопов, которые играют ключевую
роль в диагностике и лечении различных заболеваний. Скажем,
технеций-99m используется в радиоизотопной диагностике, которая позволяет
врачам получать информацию о наличии и локализации тех или иных
патологий во внутренних органах. Изотоп йод-131 широко применяется для
лечения рака щитовидной железы, поскольку накапливается в пораженных
клетках щитовидной железы. Другой пример — стронций-89 и самарий-153,
используемые для облегчения боли при костных метастазах. Для примера:
в США ежегодно исследование организма с помощью радионуклидов,
радиофармпрепаратов проходит более 20 млн человек. В России подобные
исследования проходят сотни тысяч человек ежегодно — мы, к сожалению,
на порядок отстаем от мировых лидеров.
— Как производятся радионуклиды?
— Радионуклиды
получают на исследовательских и промышленных реакторах. Часто
используются изотопно обогащенные мишени — материалы с отличным
от природного соотношением изотопов, которые позволяют получить
необходимый радионуклид без примесей других изотопов.
Химия
в инфраструктуре вокруг ускорителей или реакторов — это химия малых количеств
и малых объемов, это быстрая химия. У некоторых медицинских радионуклидов
период полураспада составляет всего лишь несколько минут. В таких условиях
привычные методы синтеза оказываются неэффективными. Необходимо разбираться
в клеточной биологии, понимать, как работают молекулы, которые должны
доставить лекарство в клетку или даже в ядро. В институтах
Российской академии наук и в наших вузах разработаны методы, которые
позволяют не только обнаружить патологическую клетку,
но и направить радионуклид внутрь ядра. Если радиоактивный распад
происходит в ядре клетки, а не на поверхности клеточной
мембраны, то для запуска процесса апоптоза, гибели клетки, потребуются
вдвое меньшие дозы радиационного облучения.
— Строящиеся в России мегасайенс-установки могут
быть использованы в радиационной химии?
— Мегасайенс-проекты
становятся отправной точкой и стимулом для развития целых технологических
секторов. В этом процессе участвуют и вузы, которые обучают тысячи
студентов, готовых через 3–5 лет начать работу на мегасайенс-установках.
Я всегда говорю своим студентам, что, каким бы дорогостоящим
ни было серийное оборудование, оно, скорее всего, уже куплено
и освоено американцами, китайцами и европейцами, которые ведут свои
исследования.
Уникальные научные
мегасайенс-установки — это перспективное направление, которое позволит нам
опередить зарубежных коллег на много лет. К примеру, исследовательский
реактор ПИК позволяет проводить спектроскопические исследования, которые больше
нигде не сделать. А многоцелевой научно-исследовательский реактор
на быстрых нейтронах четвертого поколения МБИР даст возможность проводить
облучение с уникальными фундаментальными характеристиками. И вот тут
открывается широчайший спектр исследований, появится возможность получать
редкие радионуклиды.
Ядерная медицина
как область науки развивается поэтапно, и каждый новый этап связан
с созданием мегасайенс-установок нового поколения. Первая волна,
ее можно условно обозначить периодом конца XX века, 1980–1990-е
годы, — это ускорители небольших энергий, которые уже стали привычными,
как и эксперименты на них. С их помощью получали,
к примеру, изотоп фтор-18.
Вторая
волна — ускорители высоких энергий периода перехода к началу
XXI века, эксперименты на которых также стали обыденными: на них
мы производим основной спектр используемых изотопов.
Сейчас
мы находимся в третьей волне развития ядерной медицины. Она основана
на использовании ускорителей частиц с высокими энергиями. Одним
из примеров является использование в медицине альфа-излучателей,
таких как актиний-225, астат-211, радий-223, которые характеризуются небольшим
«пробегом» и высокой линейной передачей энергии. То есть у этих
изотопов большая интенсивность облучения в ограниченном объеме, а это
значит, что мы с их помощью можем точно поразить опухоль,
не затрагивая, не разрушая здоровые клетки рядом.
— Помимо ядерной медицины, где еще можно
использовать возможности радиохимии?
— Еще одно
из направлений — модификация свойств материалов. Например, радиационная
обработка может повысить прочность и твердость металлов, улучшить
их коррозионную стойкость, изменить магнитные свойства
и электропроводность. С помощью радиационной обработки можно получить
материалы с высокой степенью чистоты, с заданными размерами частиц,
с улучшенными оптическими свойствами и материалы с повышенной
биологической совместимостью. Простой пример — наполнители для детских
памперсов. Их полимеризация осуществляется за счет облучения.
А в сельском хозяйстве изотопное облучение, в том числе
в нашей стране, успешно применяется для сохранения продуктов и повышения
урожайности.
— Вы ощущаете дефицит молодых специалистов
в области радиационной химии?
— В современном
мире подготовка кадров требует междисциплинарного подхода. Чистых физики
и химии больше не существует. Пройдет несколько лет —
и определенное узкое направление, в которое человек вложил все свои
силы, может стать неактуальным на рынке. Даже если у вас есть научные
звания, вы рискуете стать лаборантом, который из года в год
будет воспроизводить уже известное. Чтобы работать в науке и отраслях,
связанных с инновациями, нужны специалисты с фундаментальными
знаниями в своей и смежных областях. Но я довольно оптимистично
смотрю на будущее моей науки в России — молодые
и талантливые кадры у нас стране есть.