«СГУщёнка» продолжает знакомиться с лабораториями Саратовского университета. В этот раз мы побывали в Институте химии, где учёные показали нам своих главных помощников – мощное оборудование, благодаря которому выполняются проекты международного уровня.
Лаборатория исследования молекулярного импринтинга кафедры общей и неорганической химии
Отдельные направления её деятельности связаны между собой ради общей цели – создания практически применимых агросорбентов. Основная работа лаборатории направлена на разработку искусственных рецепторных систем, которые являются аналогами природных элементов – антител в крови практически всех живых организмов. Для успешного воспроизведения их свойств используются знания из области химии полимерных материалов и высокомолекулярных соединений, а для проверки их работоспособности – методы и подходы аналитической химии.
Аналитическая химия – наука об определении химического состава объектов и их химического строения. Её методы позволяют устанавливать количество и концентрацию компонентов, составляющих определённое вещество.
Основной подход для получения искусственных рецепторов – молекулярный импринтинг. Это проведение полимеризации (отпечатка) с молекулы шаблона с очисткой полимера от неё. Процесс приводит к появлению области для связывания конкретного вещества, похожего по строению на шаблон.
В рамках проекта РНФ сотрудники лаборатории Павел Сергеевич Пиденко и Кирилл Юрьевич Пресняков создают сорбенты на основе молекулярного импринтинга для решения задач сельского хозяйства. Они нужны для «связывания» и инактивации природных микотоксинов в кормах для животных. Основой для создания сорбентов служат материалы различной природы: полианилин, молекулы биологического происхождения (белки) и неорганические наночастицы на основе диоксида кремния (SiO2 ).
«Меня зовут спектрофотометр Shimadzu UV1800. Я анализирую состав жидких веществ, а с помощью некоторых методов умею определять концентрацию в них. В меня помещают кюветы с разными растворами, через которые проходит поток света от ламп. Он попадает на фоточувствительную матрицу. В результате я получаю спектры поглощения растворов, содержащие несколько пиков. Проанализировав параметры, можно, например, узнать, насколько эффективно сорбент справляется со своей задачей – “связыванием“ микотоксинов, угрожающих здоровью людей и животных».
У спектрофотометра есть «напарник», который может работать как с жидкими, так и с твёрдыми и газообразными образцами:
«Я ИК фурье-спектрометр FT 801 с приставкой нарушенного полного внутреннего отражения. Мой дальний родственник, фотоакустический микроскоп, работает в Лаборатории фотоакустики СГУ. У нас с ним лазерное “сердце“. Я работаю с разными видами веществ: порошками, гелями, даже жидкостями. Последние не должны содержать молекул воды, потому что она мешает мне. В зависимости от агрегатного состояния, изучаемое вещество помещается на одну из моих приставок (у меня их целых три). Инфракрасный луч проходит сквозь линзу “кошачий глаз“ и проникает в вещество на несколько микрометров, взаимодействует с его молекулами и попадает на фоточувствительный сенсор.
Я очень полезен и в криминалистике: помогаю быстро узнать состав неизвестного вещества. Как собака-ищейка, обнаруживаю подозрительные компоненты в составе сложных смесей.
В аналитической химии я нужен учёным для контроля качества – слежу за тем, чтобы в полимерах не оставалось молекул шаблона. Помимо практической части эксперимента, существует теоретическая, которая используется для предварительного планирования эксперимента. Но об этом “человеки“ лучше расскажут сами».
Сотрудник лаборатории Полина Михайловна Ильичева занимается компьютерной визуализацией этапов молекулярного импринтинга. В специализированных программах «GROMACS» и «Schrödingerplatform. Maestro» можно узнать, какие изменения происходят с белковыми клетками в процессе их полимеризации. Также можно оценить вероятность образования связи «белок – шаблон» и её прочность для прогнозирования результатов эксперимента.
Процесс очистки импринтированных полимеров от шаблонов долгий и трудоёмкий. Его оптимизацией, снижением количества используемых растворов, занимается Ильнур Рушанович Бирюков. Один из самых быстрых методов очистки полианилина – динамическая десорбция.
Текст: Екатерина Селиверова
Фото: Полина Десятникова
По материалам печатного журнала «СГУщёнка», выпуск №42, 2024 г.