Юрий Стебунов — физик, научный сотрудник лаборатории нанооптики и плазмоники МФТИ. В свои 26 лет он первым в мире изобрел технологию, способную произвести переворот в фармакологии, косметологии, агропромышленности. Но вот обида — новинка оказалась не востребована в России. Hi-Tech Mail.Ru узнал, почему страна не хочет обгонять мир вместе с Физтехом, а заодно — в чем сходство между собакой и техникой, медом и графеном.
Среди серых металлических столов, роботизированных микроскопов, склянок с химпрепаратами в лаборатории МФТИ в симбиозе физики и биологии работает биосенсор — прибор, создатели которого предрекают революцию в фармакологии.
Знакомьтесь, Юрий Стебунов. 26-летний физик, автор высокотехнологичной разработки
Черно-белый пластиковый куб, размерами чуть меньше старого монитора. Часть фронтальной стенки прикрыта пластиковой дверцей — за ней стоят емкости с растворами. Минималистичный прибор готов служить человеку в фармакологии, косметологии, сельскохозяйственной промышленности. Собственно говоря, везде, где есть химия.
Если цель — узнать качество воды, воздуха или почвы, найти возможные аллергические реакции на косметику, то нужно копать глубоко и добыть сведения об их химическом составе. Биосенсор заглядывает весьма глубоко — на молекулярный уровень веществ. Но ученые Физтеха хотят найти применение разработки на контроле качества лекарственных препаратов, где техника может заменить тесты на живых существах.
— Сейчас «кандидаты» в лекарство проходят доклинические и клинические испытания сначала на животных, а затем на людях, — объясняет Юрий Стебунов. — Процесс растягивается лет на 10-15, стоит миллиарды долларов. Вопрос с использованием животных в лабораториях, а тем более людей, беспокоит не только правозащитников, но уже и многих ученых.
Прибор — более точная, быстрая и дешевая альтернатива подопытной мышке. Столкнув в нем лекарство с возбудителем болезни, можно получить данные об эффективности препарата, а со здоровыми молекулами — о токсичности медикамента.
На передней стенке биосенсора есть пластиковая дверца, за ней расположены химрастворы. Они по системе трубочек подаются на микрочип вместе с молекулой вещества, свойства которого хочет изучить человек.
Вся гамма возможностей биосенсора, вся его мощь заключена в маленьком стеклянном прямоугольнике с тонкой золотой пластинкой. Это чип — высокотехнологичное детище ученых Физтеха.
В руке у Юрия Стебунова — образцы микрочипов с напылением оксида графена.
Лаборатория МФТИ придумала, как повысить чувствительность чипов и добиться точнейших результатов. Они решили напылять на золотую пленку на чипе оксид графена.
На чип помещают молекулы исследуемых веществ. Если посветить на золото чипа лазером, то электроны металла начинают колебаться и толкают молекулы веществ. Последние встречаются и вступают в реакцию.
Благородный металл «не хочет», чтобы к нему цеплялись посторонние вещества. Посредническую роль выполняет и оксид графена. Он за счет структуры, похожей на медовые соты, прекрасно «крепит» к себе молекулы изучаемых химических веществ. А чем больше "прилипнет" молекул, тем точнее будет результат.
Физтеховские физики первыми в мире использовали оксид графена в качестве "клея" на капризном золоте. Эксперименты показали десятикратное превосходство российских образцов по сравнению с мировыми аналогами. Идея была запатентована.
Лучший в масштабе целого мира результат был получен за счет слоя графена толщиной всего в один атом. Напылять его ученые стали с помощью аэрографа. Таким же аппаратом красят машины. Звучит все до смешного просто. Но решение с графеном московская лаборатория нашла первой в мире.
Идея использовать оксид графена в качестве материала, повышающего чувствительность чипов, впервые пришла в голову именно российским ученым. Для этого жидкий графен, похожий на чернила, напылили на золотую пластину чипа.
Новаторская идея российских ученых с ярко выраженной практической пользой в России потребителя так и не нашла. Вопрос — почему?
Ученые Физтеха имеют дело с вязкостью систем науки и бизнеса в нашей стране. Наверстать утраченное в 90-х годах из-за «утечки» выдающихся умов, идей и технологий, непросто. По наследству от конца прошлого столетия остались неудобная грантовая система и неповоротливая организация.
Лично Юрий столкнулся еще и с косностью сознания некоторых коллег. В российской науке крепок стереотип, что ученый-физик не может заниматься биологией.
— После публикаций и выступлений о разработке я встречал ученых, моих ровесников, скептически настроенных к нашей работе, — говорит Юрий.
Мультидисциплинарность науки — современный тренд, особенно актуальный для биотехнологий, где исследования ведутся на стыке физики, биологии и генной инженерии. Тенденция, которую уловила еще не вся российская наука.
Нестабильное финансирование — как говорится, полбеды, с которой приходится считаться создателям микрочипов. Оказалось, что высокотехнологичные новации нашей фармацевтикой не востребованы, потому что от отечественных компаний не требуют жесткой поверки лекарств...
А этот прибор — рамановский микроскоп, позволяющий определить качество графена. Видит почти невидимые вещи. Управляется джойстиком.
Лично Юрий столкнулся еще и с косностью сознания коллег. В российской науке крепок стереотип, что ученый-физик не может заниматься биологией.
— После публикаций и выступлений о разработке я встречал ученых, моих ровесников, скептически настроенных к нашей работе, — говорит Юрий.
Мультидисциплинарность науки — современный тренд, особенно актуальный для биотехнологий, где исследования ведутся на стыке физики, биологии и генной инженерии. Тенденция, которую уловила еще не вся российская наука.
Проблема в общегосударственных стандартах качества лекарств. Они по-прежнему очень низкие.
Фармкомпании Соединенных Штатов и Евросоюза контролируют строже, и там биосенсоры уже внедрены. Но выходит так, что разработка физтеха в России никому не нужна. И рецепт лечения проблемы выглядит неутешительно.
— Парадокс, если новая технология уйдет на Запад, она быстрее придет в Россию. Качество лекарств за рубежом станет выше, а значит, усилится конкуренция с отечественными препаратами. Возможно, тогда у нас задумаются об изменении стандартов качества лекарств.
Лаборатория Физтеха упорно продолжает популяризировать биосенсор на графеновом чипе. Ученые не хотят отдавать на Запад свою разработку. А Юрий Стебунов продолжает генерировать идеи.
Физики попробовали свои силы в биологии и не прогадали. Тенденция к мультидисциплинарности науки - тренд, который должен уловить современный ученый
— Летом многие страдают от тополиного пуха и пыльцы. К примеру, если расставить по Москве нескольких биосенсоров, они будут измерять концентрацию аллергенов в воздухе. По ним можно составить интерактивную карту «опасных» зон. Утром аллергик посмотрит на нее и решит, куда ему лучше не ехать, — делится Юрий.
Вполне реально установить графеновый чип в смартфон. «Прокачанный» телефон, оснащенный им, сможет из кармана анализировать уровень сахара в крови, определить простудный вирус, сообщить о недомогании и даже о недосыпе.
— Билл Гейтс хорошо сказал про темпы технического прогресса — мы всегда переоцениваем изменения ближайших двух лет и недооцениваем то, что будет через десятилетие. Я думаю, что такого взгляда вперед сейчас не хватает российской науке, — говорит Юрий. — Роль биотехнологий нельзя недооценивать. Очень скоро они изменят жизнь человека. Я хочу поучаствовать в этом здесь, в России.
Елена Матвеева
MIPT Alumni Network13 March 2017
Comments
Show all comments