http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=67b4d638-b65d-4869-b187-7be28b1b5246&print=1© 2024 Российская академия наук
Получается само собой, что об Институте органической химии им. Н.Д.Зелинского РАН (ИОХ) “Поиск” пишет достаточно часто. Потому что всегда есть что рассказать читателям нового, важного. И на этот раз причина самая что ни на есть основательная: ИОХ, заметим, единственный среди институтов химического профиля, выиграл конкурс Российского научного фонда по поддержке комплексных научных программ организаций и удостоился гранта, срок действия которого рассчитан на пять лет. Как это произошло, как идет работа над проектом?
На вопросы отвечает директор института академик Михаил Егоров.
- В последние годы совершенно справедливо, на наш взгляд, ФАНО стимулирует институты формировать программы развития. Чем и воспользовался ИОХ, один из старейших академических институтов, несколько лет назад отметивший 80-летие. Считаю, мы всегда занимали передовые позиции, но на этот раз решили посмотреть на себя как бы со стороны, и, хотя институт движется в правильном направлении, улучшать его работу все равно надо. Поэтому помимо традиционных направлений наша комплексная программа предусматривает создание новых точек роста - наиболее перспективные направления. Если химия ХХ века изучала относительно простые молекулы, то сегодня ее основной тренд - исследование сложных молекулярных органических и гибридных систем, включая наночастицы. Чтобы понять, что нового происходит в интересующей нас области, выяснить, над чем сегодня работают ведущие зарубежные ученые, и, конечно, себя показать, несколько лет назад с большим успехом мы провели первую в мире международную конференцию “Молекулярная сложность в химии” (в ее оргкомитет входило несколько нобелевских лауреатов). И создали некий задел для разработки программы развития нашего института.
В это время РНФ объявил конкурс на тему “Реализация комплексных научных программ, предусматривающих развитие научных организаций и образовательных организаций высшего образования в целях укрепления кадрового потенциала науки, проведения научных исследований и разработок мирового уровня, создания наукоемкой продукции”. ИОХ принял участие в этом конкурсе со своей программой и, по счастью, оказался среди победителей.
Наша программа основывается на четырех “китах” - крупных научных блоках. Первый нацелен на создание новых азот-кислородных систем. Азот-кислородные системы - это доноры оксида азота и полупродукты для получения нейромедиаторов и ингибиторов ферментов, с одной стороны, а с другой - потенциальные высокоэнергетические соединения. Второй - на более сложные биоорганические молекулярные системы для решения приоритетных задач медицины, биологического и экологического мониторинга. Среди объектов исследования - гликоконъюгатные блокаторы олигодентатных бактериальных адгезинов, трейсеры опухолевых и воспалительных очагов, гликочипные системы для обнаружения различных патогенов, а также молекулярные зонды для изучения живых систем. Третий - на новые органо-неорганические гибридные молекулярные системы и высокоорганизованные материалы для применения в катализе, охране окружающей среды и энергетике. Четвертый блок во многом объединяет три предыдущих, поскольку связан с изу-чением сложных молекулярных систем и механизмов химических реакций с помощью комплекса современных физико-химических методов. Взаимосвязь блоков, создающих универсальную платформу для последующих исследований органических и гибридных молекулярных систем, определяется четко выстроенной иерархией наращивания молекулярной сложности, которая предусматривает переход от относительно простых органических и неорганических молекул (окись азота, азот-кислородные гетероциклы, аминокислоты, моносахариды и др.) к сложным биоорганическим, органо-неорганическим системам и их ансамблям. В основе наращивания молекулярной сложности учтены высокоэффективные и экологически чистые каталитические реакции, полностью удовлетворяющие требованиям “зеленой химии”.
- Почему, как вы думаете, фонд отдал предпочтение вашей заявке?
- Мы учли пожелания РНФ, выполнили все условия конкурса, взяли на себя достаточно высокие обязательства. Указали, например, количество будущих публикаций и их цитирование за все годы действия гранта. Число цитирований получилось внушительным: пять на статью. По-видимому, соответствие представленного нами проекта условиям конкурса, четко сформулированные цели и задачи, а также продуманная стратегия и тактика их реализации, хороший научный задел и отличная репутация института как одного из мировых центров в области органической химии сыграли свою роль - и фонд поддержал нашу заявку - “Органические и гибридные молекулярные системы для критических технологий в интересах национальной безопасности и устойчивого развития”. Важно подчеркнуть, что запланированные исследования проводятся в интересах 11 из 44 критических технологий, перечень которых утвержден распоряжением Правительства РФ.
- Какие задачи вам пришлось решать?
- Одна из главных, относящаяся к стратегии развития института, - создание на базе ИОХ Междисциплинарного центра для исследования молекулярных органических и гибридных систем различной сложности в самых разных областях химии. Мы сформулировали для себя необходимые условия выполнения проекта, основная из них - накопление знаний в целом ряде новых для нас областей. Прежде всего в методах получения многофункциональных систем с атомарной точностью, чтобы с наименьшими затратами реагентов и энергоресурсов изменять структуру молекулы в определенном месте, не затрагивая другие активные участки. Понятно, что чем больше молекула и больше функциональных групп в ней, тем сложнее задача. Это и есть передний край органической химии сегодня.
Расскажу о некоторых последних результатах. Лет 20 назад ученые ИОХ на основе квантово-химических расчетов предсказали возможность существования некоего высокоэнергетического соединения. Спустя годы западные коллеги подтвердили наши расчеты, но многочисленные попытки его синтезировать оказались неудачными. Однако в прошлом году в рамках нашего проекта ИОХовцы сделали, как считалось, практически невозможное: впервые получили это соединение и доказали его строение. Результаты опубликованы в международном журнале Angewandte Chemie (импакт-фактор журнала 11,7!). Статье был присвоен статус VIP article, а ее аннотация с дизайнерской картинкой размещена на обложке журнала.
При выполнении проекта мы стремимся отвечать современным вызовам, один из основных - соответствие принципам “зеленой химии”, что предполагает минимизацию ущерба окружающей среде, энерго- и ресурсоэкономию. Поэтому наши ученые развивают стереоселективный катализ, в том числе стереоселективный органокатализ, проводят химические реакции в сверхкритических флюидах и ионных жидкостях, используют электрический ток в качестве дешевого “химического” реагента.
В рамках проекта мы активно исследуем биомолекулярные системы для разработки синтетических вакцин, в том числе для защиты от бактерии Streptococcus pneumoniae (или пневмококка) - одного из наиболее распространенных и опасных патогенов, вызывающего такие заболевания, как пневмония, отит и менингит. В результате сотрудники ИОХ получили конъюгат синтетического олигосахарида с белком сывороточного альбумина, который обеспечил 100-процентную защиту мышей от последующего заражения летальной дозой живой культуры пневмококка типа 14. Созданный продукт показывает такую же активность, как и соответствующий компонент вакцины “Prevnar 13” (Pfizer), которая пока монопольно представлена на российском рынке. Подчеркну, что мы стремимся, чтобы фундаментальные исследования, проводимые ИОХ, имели ясную перспективу практического использования.
Понятно, что выполнение поставленных амбициозных задач было бы крайне затруднительным, если бы не серьезная финансовая поддержка в рамках гранта РНФ. Благодаря ему ИОХ приобретает необходимые реагенты и ранее недоступное дорогостоящее оборудование. Например, год назад на деньги гранта мы купили электронный микроскоп стоимостью около 56 миллионов рублей. Уникальный прибор помогает нам решать поставленные в проекте задачи. И сегодня ИОХ, единственный среди институтов органической химии, имеет полную линейку электронных микроскопов и является одним из мировых лидеров по применению электронной микроскопии в органической химии. За несколько лет использования электронной микроскопии в химии мы собрали большой фактический материал в виде имиджей различных наноструктур. И в ближайшее время через Интернет сделаем их доступными для других исследователей. Добавлю, что в институте давно и продуктивно работает Центр коллективного пользования. В его распоряжении семь ЯМР-спектрометров и масс-спектрометрический комплекс высокого разрешения. Эти приборы позволяют изучать структуры любой сложности.
- Сопоставим ли уровень исследований ИОХ с зарубежным?
- Безусловно. Об этом лучше всего говорят публикации наших сотрудников в ведущих международных журналах с импакт-факторами от 5 до 38. Подчеркну, что 99,9% статей, выходящих из ИОХ, публикуются в журналах, индексируемых в базе данных Web of Science (WoS). Еще один показатель уровня и признания наших работ - показатель цитируемости, то есть сколько раз в среднем сослались на нашу статью. По результатам выполнения гранта РНФ сегодня в базе данных WoS зарегистрировано более 150 статей (фактически их более 220, но еще не все попали в базу данных), причем средний показатель их цитирований уже составил 4,86. Грант будет действовать еще почти полтора года, так что вопрос цитирования, уверен, не доставит нам хлопот. Топ-20 публикаций по теме гранта напечатаны в журналах с импакт-фактором от 37 до 8-9. Только в прошлом году наши ученые опубликовали пять статей в журнале Angewandte Chemie с импакт-фактором около 12. Замечу, что среди авторов публикаций в топовых журналах, а их, повторю, более 20, нет иностранных соавторов. Понятно, что в этом случае опубликоваться намного сложнее, а порой и просто невозможно.
О высоком уровне проводимых в ИОХ работ говорят и многочисленные совместные проекты с ведущими зарубежными учеными и организациями, включая крупные компании. Так, на протяжении многих лет ИОХ успешно сотрудничает с известными производителями научного оборудования: совместные лаборатории ИОХ созданы с компаниями “Брукер”, “ИнтерЛаб и Аналитик Йена”, “Хальдор Топсе”.
- Институт разрабатывает, не побоимся громких слов, уникальные материалы и технологии, а есть ли кому их доводить и использовать?
- Если бы такие структуры, государственные или частные, существовали, думаю, ни у ИОХ, ни у большинства академических институтов не было бы финансовых и кадровых проблем. К сожалению, результаты наших исследований лишь в единичных случаях оказываются востребованными. Поскольку все структуры хотят получать готовый продукт или технологию, чтобы сразу пустить в серийное производство и вывести на рынок. Однако академический ИОХ не обладает производственными возможностями. В советское время это была функция отраслевых институтов, но сегодня их нет, а предприятия и компании не горят желанием вкладывать средства, как теперь говорят, в коммерциализацию разработок.
- Действие гранта заканчивается через год. Что ИОХ предстоит сделать за оставшееся время?
- На основе проведенных нами ориентированных фундаментальных исследований и полученных результатов мы сформируем три-четыре новых направления, конечная цель которых - ориентированные исследования, находящиеся на мировом уровне. Рассчитываем, что работы по намеченным темам продолжатся и после завершения гранта - ведь все условия для этого есть. Сформирована отличная команда исследователей, насчитывающая примерно 60-70 человек. Причем большую ее часть составляет молодежь, “опирающаяся” на аспирантов и студентов. За это время участники гранта защитили 20-25 диссертаций. Интерес молодежи к проекту мы ощутили сразу же, как только начали работу над ним. Благодаря дополнительному финансированию предоставили молодым людям возможность проявить себя: впервые в академическом институте ввели систему постдоков - и теперь прошедшие по конкурсу молодые исследователи разрабатывают собственные темы, получают приличную зарплату и не нуждаются в подработке. Эти меры помогают нам закрепить в науке (и в институте) молодых талантливых ученых. ИОХ привлекателен для них - это главное.