Прибор, сконструированный в Институте химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН, помогает обнаружить наночастицы за несколько минут.

— Есть работы российских, украинских, английских и американских исследователей, которые показывают, что в городах с высоким содержанием наночастиц отмечается повышенный уровень заболеваемости сердечными, онкологическими и легочными заболеваниями, — подчеркивает старший научный сотрудник ИХКГ СО РАН кандидат химических наук Сергей Николаевич Дубцов. — Поэтому очень важно искать источники вредных аэрозолей, изучать механизмы их образования и влияние на организм.

В лаборатории наночастиц ИХКГ СО РАН созданы приборы для измерения концентрации и размеров аэрозолей в диапазоне от трех до двухсот нанометров. Эти мельчайшие фракции, скопление которых может достигать сотен тысяч в кубическом сантиметре, живут лишь несколько часов и не распространяются далеко от источника, но без труда попадают в кровь и легкие. Как правило, очень много токсичных выбросов, не видных глазу, исходит от автотрасс или промышленных объектов.

Наночастицы образуются из газовых примесей, которые есть в воздухе и индивидуальны для каждого конкретного места — например, если неподалеку находится предприятие, где сжигают уголь, то в воздухе будет двуокись серы, а рядом с шоссе могут быть углеводороды из топлива. Разработанный в ИХКГ СО РАН диффузионный спектрометр позволяет за несколько минут провести анализ воздуха и понять, есть ли в конкретной точке эти фракции. Если что-то обнаружено, нужно проводить более масштабные исследования и выявлять источник загрязнения.

С помощью этого прибора ведущий научный сотрудник Государственного океанографического института кандидат физико-математических наук Алексей Алексеевич Палей обнаружил, что немалую роль в возникновении наночастиц играют высоковольтные линии электропередач. Они являются источником коронного разряда, генератором электронов и ионов, которые взаимодействуют с газовыми примесями в атмосфере и образуют аэрозольные фракции. В зависимости от того, откуда приходит этот воздух и чем он загрязнен, на некотором отдалении от ЛЭП, запустившей эту реакцию, образуются аэрозоли разного химического состава, концентрации и размера.

Помимо исследований местности вокруг линий электропередач, ученые ИХКГ СО РАН испытали специальный вариант диффузионного спектрометра в шахте «Имени 7 ноября» в Кемеровской области.

— Когда работает угледобывающий комбайн, фреза раскаляется докрасна, — говорит Сергей Николаевич Дубцов. — В месте соприкосновения с ней порода нагревается так сильно, что начинают выделяться разные органические соединения, которые затем охлаждаются и образуют наночастицы. Их концентрация может быть столь же опасной, как и скопление метана.

 spectrom.png

 

В лаборатории ученые провели исследования отобранного в ходе работ угля: сымитировали условия добычи, выделили аэрозоли и запустили их в сосуд для испытания взрывоопасности газовых смесей, так называемую «бомбу». Выяснилось, что полученный аэрозоль прекрасно взрывается, а в смеси с метаном эффект еще более разрушительный. Как утверждают специалисты Института угля Федерального исследовательского центра угля и углехимии СО РАН, есть масса свидетельств того, что самые серьезные катастрофы в шахтах возникают, именно когда взрывается метан в смеси с наночастицами. Сейчас ученые ИХКГ СО РАН планируют продолжить исследовать эти процессы, чтобы затем дать добывающим компаниям какие-то практические рекомендации.

Не исключено, что в ближайшие годы диффузионный спектрометр будет востребован все большим числом коммерческих предприятий. Сергей Николаевич Дубцов отмечает, что прибор сертифицирован и внесен в государственный реестр средств измерения. Приборы, созданные в ИХКГ СО РАН, успешно работают в научных и коммерческих организациях Новосибирска, Москвы, Томска, Барнаула, Омска и Улан-Удэ. Сравнение этих устройств с современными зарубежными моделями показало, что характеристики нашего оборудования соответствуют мировому уровню.

Впрочем, в ИХКГ СО РАН могут не только находить фракции, но и самостоятельно их получать. Сейчас ученые работают над тем, чтобы производить из лекарств полезные наночастицы, проникающие в легкие - ИХКГ СО РАН ведет совместные исследования с Федеральным исследовательским центром Институт цитологии и генетики СО РАН и Институтом химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, а также с Новосибирским институтом органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН. С помощью специальных генераторов ученые получают аэрозоли из нестероидных противовоспалительных средств - ибупрофена и диклофенака. Такая форма обеспечивает попадание вещества в кровь, минуя желудок, что позволяет в десятки тысяч раз снизить необходимую медицинскую дозу и уменьшить побочные эффекты.

Пока исследования ведутся на мышах, но не исключено, что в будущем ученым удастся создать карманный прибор. Предполагается: устройство будет действовать как ингалятор, но распрыскивать не микронные частицы, которые из-за своего размера не проходят дальше горла, а наноразмерные фракции лечебного препарата.

Павел Красин

Фото предоставлено С.Н. Дубцовым

Источники

Невидимые и влиятельные
Наука в Сибири, 01/09/2016
Сибирские ученые создали прибор для обнаружения токсичных наночастиц
РИА Новости, 06/09/2016
Новосибирские ученые создают прибор, превращающий лекарства в наночастицы
Kp.ru, 06/09/2016
В Новосибирске научились ловить токсичные наночастицы
Российская газета (rg.ru), 06/09/2016
Сибирские ученые создали прибор для обнаружения токсичных наночастиц
Поставщики машин и оборудования (oborudunion.ru), 06/09/2016
Сибирские ученые создали прибор для обнаружения токсичных наночастиц
Нефть России (oilru.com), 06/09/2016
Спектрометр сибирских химиков находит токсичные наночастицы в считанные минуты
Наука и технологии России (strf.ru), 06/09/2016
Ученые Сибири создали прибор для обнаружения токсичных наночастиц
RuNews24 (runews24.ru), 06/09/2016
Сибирские ученые создали прибор для обнаружения токсичных наночастиц
Rosinvest.com, 06/09/2016
Сибирские ученые создали прибор для обнаружения токсичных наночастиц
Planet-today.ru, 06/09/2016
В Новосибирске научились ловить токсичные наночастицы
IToday.ru, 06/09/2016
В Новосибирске изобретен спектрометр, который находит токсичные наночастицы за несколько минут
ИА Байкал 24, 08/09/2016
В Новосибирске изобретен спектрометр, который находит токсичные наночастицы за несколько минут
Байкал 24 # Наука (baikal24-nauka.ru), 08/09/2016
Спектрометр сибирских ученых обнаружит вредные наночастицы в воздухе за несколько минут
Редкие земли (rareearth.ru), 08/09/2016
Невидимые и влиятельные
Академгородок (academcity.org), 09/09/2016
Российский прибор обнаруживает мельчайшие фракции в воздухе за несколько минут
livejournal.com, 11/09/2016
Российский прибор обнаруживает мельчайшие фракции в воздухе за несколько минут
Техносфера (tehnoomsk.ru), 11/09/2016

Похожие новости

  • 06/09/2016

    Наночастицы - невидимые и влиятельные

    ​Прибор, сконструированный в Институте химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН, помогает обнаружить наночастицы за несколько минут. — Есть работы российских, украинских, английских и американских исследователей, которые показывают, что в городах с высоким содержанием наночастиц отмечается повышенный уровень заболеваемости сердечными, онкологическими и легочными заболеваниями, — подчеркивает старший научный сотрудник ИХКГ СО РАН кандидат химических наук Сергей Николаевич Дубцов.
    1451
  • 13/01/2016

    Татьяна Толстикова: "В СО РАН есть все предпосылки, чтобы решить проблему импортозамещения лекарств"

    ​Доктор биологических наук, профессор Татьяна Генриховна Толстикова возглавляет лабораторию Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова (НИОХ) СО РАН - уникальную для России структуру.
    3258
  • 12/11/2018

    Сибирские ингибиторы препаратов против рака проходят доклинические испытания

    ​Ученые Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, Новосибирского института органической химии им. Н. Н. Ворожцова СО РАН и ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» нашли эффективные белковые мишени для разработки препаратов против рака прямой кишки, легких и кишечника.
    922
  • 04/01/2019

    Новосибирские ученые создали наночастицы для лечения туберкулёза

    ​Наночастицы помогут вылечить туберкулез и гипертонию. В этом уверены ученые Академгородка. Сегодня ученые двух институтов проводят доклинические испытания.    Туберкулез - одна из самых распространенных болезней на земле.
    1327
  • 20/02/2019

    Новосибирские ученые исследовали воздействие мощного терагерцового излучения на мышечные ткани

    ​Ученые Института химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН (ИХКГ СО РАН) и Новосибирского государственного медицинского университета совместно с коллегами из Института ядерной физики им.
    824
  • 09/06/2016

    Надежда на прорыв: медики сотрудничают с институтами СО РАН

    Надежда на прорыв. Именно такими словами учёные Новосибирского НИИ туберкулёза Минздрава РФ охарактеризовали начало совместной работы с коллегами из институтов Сибирского отделения РАН - Институтом химической кинетики и горения, Институтом органической химии, Институтом теоретической и прикладной механики​.
    1746
  • 25/04/2016

    Разработки ИХКГ СО РАН улучшают свойства медикаментов

    Более половины представленных на рынке лекарств относятся к малорастворимым или нерастворимым, что существенно снижает их биодоступность (усвояемость). В итоге для достижения терапевтического результата приходится увеличивать дозу, что не только приводит к различным побочным эффектам, но и повышает стоимость лечения.
    1536
  • 22/09/2016

    В Новосибирске планируют создать клинику для лечения методом БНЗТ

    ​Новосибирский государственный университет в сотрудничестве с российскими и зарубежными научными организациями работает над реализацией масштабного проекта по созданию клиники для лечения глиобластомы мозга и других онкологических заболеваний с помощью метода бор-нейтронозахватной терапии и ускорительного источника нейтронов Института ядерной физики им Г.
    3468
  • 18/10/2019

    L’OREAL — UNESCO: они этого достойны

    Три молодых исследовательницы из Новосибирска вошли в число десяти лауреаток конкурса «Для женщин в науке» L’OREAL — UNESCO 2019. Его цель — улучшение позиций женщин-ученых и признания их заслуг. Мы поговорили с победительницами об их работе и о препятствиях, которые им приходится преодолевать.
    608
  • 20/06/2018

    Возможные перспективы Академгородка 2.0

    ​Ведущие ученые СО РАН продолжили обсуждение проектов развития научной инфраструктуры Новосибирского научного центра. Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН выступил инициатором проекта «Сибирский центр малотоннажной химии».
    1247