Миллиардная от милиграмма. Редкие микроскопы покажут соединения, с которыми доводится работать кандидату химических наук, доценту ЛГТУ Ольге Фарафоновой. Выручают сложно устроенные приборы и личный опыт. Результат — изобретения, которые помогают человечеству выжить. То, что стоит за сухой формулировкой «вклад в развитие науки».
Темы в разработку учёный берёт из жизни. Заниматься наукой начала ещё на первом курсе университета. А в начале второго уже участвовала в крупной международной конференции с готовой работой — методикой определения яда в парацетамоле. Он в таблетках образуется при неправильном хранении или превышении срока годности. Многие беспечно относятся и к тому, и к другому. И не только когда дело касается лекарств.
Вот, к примеру, консервация. Казалось бы — своя, домашняя, рецепт проверенный. Но даже в стеклянных банках более двух лет заготовки держать не следует. Иначе велик риск вместо вкусных солений получить смертельно опасный продукт. В нашей стране учёные лишь лет десять назад стали активно исследовать эту тему — токсины в консервах. Ольга Фарафонова — одна из них.
Определить наличие ядов помогает специальный прибор. Раньше такой имелся почти в каждой лаборатории токсикологии и криминалистики. Работая с ним, кандидат химических наук отчасти реализовала свою детскую мечту — стать криминалистом.
Агрегат довольно громоздкий. А вот другая липецкая разработка — пьезокварцевый сенсор — представляет собой пластмассовую коробку чуть больше спичечной с двумя датчиками. Тоже распознаёт вредные вещества на наноуровне.
— Прибор нужный. Но ввести его в широкое производство непросто. Даже в лабораториях в основном используется другой метод. Хотя этот более чувствительный. Да и реактивов требуется в разы меньше, — говорит Ольга Фарафонова.
«Радужная» картина
Параллельно липецкие учёные начали развивать второе направление. Доцент показывает узкую бумажную полоску — ¬наподобие парфюмерного тестера. Это тест для определения антибиотиков.
— Из углеродсодержащих материалов можно синтезировать очень маленькие точки — диаметром 2 – 10 нанометра, то есть размером, близким к длине волны электрона в этом материале, которые обладают особыми свойствами. Например, долго и ярко светятся. От четырёх часов до нескольких дней непрерывно. Последние разработки сенсорных экранов, телевизоров тоже основаны на этом принципе. Но в химии они применяются с другой целью, — рассказывает учёный. — Их можно «прошить» таким образом, чтобы они реагировали на определённое вещество. Сейчас эти миниатюрные «разведчики» сориентированы на антибиотик неомицин.
Достаточно подержать сомни¬тельный продукт в воде, а затем ¬опустить в неё тестер. При флуоресцентном свете он покажет наличие вредного вещества и даже его концентрацию, если воспользоваться специальным приложением на смартфоне.
Антибиотики — не только спасение от многих болезней, но и актуальная проблема современности. В мясе и молочных продуктах периодически находят рекордные дозы. Они попадают туда после прививок или лечения животных. Присутствуют в корме. Недобросовестные производители используют их как стимуляторы роста, добавляют и в саму продукцию, убивая бактерии и увеличивая срок годности.
— Анализ куриного мяса на сенсоре показал коктейль из антибиотиков разных групп. Но самое большое превышение было в королевских креветках. Огромное количество тетрациклина, — рассказывает Ольга Фарафонова.
Конечно, содержание антибиотиков в пищевой промышленности контролируется. Но не всех. Такая «добавка» к пище влияет на человека: когда надо победить болезнь — не все антибиотики помогут. Организм ко многим привык и не воспринимает как лекарство.
Узнать, присутствуют ли они в продуктах, рядовой потребитель не может: это сложный анализ даже в лабораторных условиях. Но каждому важно знать, что идёт в пищу. Такой экспресс-метод, разработанный липецкими учёными, поможет это сделать.
Подсчитали, что упаковка тестов из ста штук при серийном производстве будет стоить около тысячи рублей. Проект начали выводить на конкурентный рынок, появился инвестор, но пока процесс поставлен на паузу.
В планах — разработать аналог, который будет реагировать не на один антибиотик, а на целые группы. При их наличии получится «радужная» картина. Одни будут светиться синим, вторые — зелёным, третьи — оранжевым. Хочется изобрести универсальный портативный датчик, который выдаст максимум сведений об исследуемом веществе.
Привести в науку
— Чем химики отличаются от других учёных? — задумчиво переспрашивает Ольга Фарафонова. — Наверное, большим прагматизмом. Про любую вещь я сразу думаю, из чего она состоит и какой вред можетпринести.
Сама она не только учёный, но и преподаватель. И оба рода занятий ей нравятся. Правда, сейчас, в должности заместителя директора металлургического института по научной работе, ей стало сложнее совмещать и то и другое. Пришлось отказаться и от ведения кружка «Юный химик», который действует при ЛГТУ два десятка лет. Когда-то здесь занималась и наша героиня.
— В школах лабораторная база обычно оставляет желать лучшего. А здесь куча реактивов. Нам разрешали что-то экстрагировать, мне нравилось, — вспоминает Ольга Фарафонова. — Кружок популярен и сейчас. Бесплатные занятия раз в неделю. Приезжают со всего города, с окрестных сёл, и даже из Грязей. Кто-то — просто подтянуть химию, но в основном на профориентацию, с прицелом на поступление в университет.
Из самых любознательных и целе¬устремлённых потом и получаются учёные. Как когда-то Ольгу Фарафонову в науку привела доктор химических наук, профессор Татьяна Ермолаева, так и она сама теперь, читая второкурсникам аналитическую химию, присматривает будущих аспирантов. И, приступая к курсовой работе, они начинают творить науку.
— На первом занятии мы со студентами готовим хромовую смесь, чтобы удалить сильное загрязнение с посуды. У них священный ужас: я сам буду наливать концентрированную кислоту? Кстати, серная кислота в таком виде не так страшна, как показывают в фильмах, но техника безопасности превыше всего. Киношники, — улыбается учёный, — вообще забыли школьный курс химии. В одном из популярных сериалов центрифуга, которая вообще-то всего лишь отделяет раствор от осадка, проводит разные анализы с готовым результатом. Сканер распознаёт лица и выдаёт адреса. И люди всерьёз верят в такое и просят «сделать так же».
Из макро- в микро-
На самом деле подготовка сенсоров для анализа требует от нескольких часов до суток. Если же методика только разрабатывается, на неё может уйти от полугода и больше, потому что каждый параметр проверяется многократно. А бывают «лунные волнения», когда одну неделю результат один, а другую — совсем другой. И нужно планомерно и монотонно повторять одни и те же действия. Кто-то сочтёт это рутиной, но только не Ольга Фарафонова. Творческий поиск начинается и в таком случае: нет нужного прибора, но можно придумать, как выйти из ситуации, чем его заменить. Широкий подход? Так ЛГТУ и готовит химиков--универсалов. Ежегодно 30 химиков и 15 химиков-технологов. Выпускники трудоустроены ещё до получения диплома. За ними очередь — предприятия нашего и других регионов, включая столицу. Готовы предоставить жильё и перевезти с семьёй.
— Наш вуз был одним из первых технических, которому разрешили выпускать классических специалистов, как в МГУ. В этом году у нас появилась новая лаборатория. Это подарок компании-резидента ОЭЗ «Липецк» по производству лакокрасочных изделий. Там много наших выпускников. Теперь мы готовим кадры сразу на нужном им оборудовании, — рассказывает Ольга Фарафонова.
За химией, особенно программируемой, будущее, уверена она. Пока учёные работают в макромире, взвешивают видимое количество вещества. Но уже часто переходят на уровень нано- и фемтограммов, а это уже одна миллиардная миллиграмма. Требуются роботизированные руки для отбора невидимых глазу частиц. Программистов всё больше привлекают биологические и химические исследования. В молекулы закладываются коды. Профессии на стыке нескольких наук, одна из которых химия, — уже не фантастика. Так что специальности этого направления имеют широкую перспективу. А с учётом современных реалий и острой потребности импортозамещения и подавно.
