​Новосибирские ученые разработали новый метод и полуавтоматическое оборудование для подготовки проб для радиоуглеродного анализа на ускорительном масс-спектрометре. Созданная установка на порядок дешевле традиционно эксплуатируемой (сотни тысяч рублей вместо нескольких миллионов). Подробности опубликованы в журнале International Journal of Mass Spectrometry.

Методом ускорительной масc-cпектрометрии производится сверхчувствительный и точный анализ содержания редких долгоживущих изотопов, в частности радиоуглерода 14С. Измерение его концентрации используется для радиоуглеродного датирования в археологии и геологии, а также находит применение в экологии, криминалистике, биомедицинских исследованиях. Например, с помощью меток 14С определяется метаболизм новых лекарственных препаратов в ничтожно малых концентрациях (не оказывающих воздействия на организм), чтобы отобрать наиболее перспективные продукты.
 
Партию образцов тщательно готовят перед тем, как поместить в масс-спектрометр для подсчета атомов радиоуглерода, содержащихся в каждой пробе. Археологи, геологи, медики могут принести на анализ фрагменты костей, пробы почвы или биоматериал. Из них предстоит выделить только углерод: для этого образец нужно сжечь, «поймать» выделившийся углекислый газ и «превратить» его в графит. 
 
«Наша установка уникальна. Принцип ее работы и технология сборки созданы усилиями сотрудников Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН и Новосибирского государственного университета: старшим научным сотрудником кандидатом химических наук Алексеем Григорьевичем Окуневым, научным сотрудником кандидатом химических наук Петром Николаевичем Калинкиным, научным сотрудником кандидатом химических наук Антоном Игоревичем Лысиковым и инженером Дмитрием Викторовичем Кулешовым. Основная “фишка”: выделение CO2 из потока продуктов сгорания с помощью сорбента CaO, который при температуре в 600 оС полностью улавливает углекислый газ — это так называемая селективная сорбция. В классическом методе пробоподготовки ставят громоздкие ловушки для остальных газов, а CO2 остается в системе. Вторая изюминка — полное и быстрое сжигание образца с помощью специального катализатора дожигания. Традиционно образец сжигают в присутствии оксида меди, такой метод не обеспечивает полное сгорание пробы», — рассказывает научный сотрудник лаборатории пробоподготовки и изотопного анализа Института археологии и этнографии СО РАН кандидат химических наук Ксения Александровна Сашкина.
 
Впервые установка была запущена в 2013 году, после этого она модернизировалась, для нее создавалась компьютерная программа, чтобы обработка образцов требовала минимального участия оператора. Затем, с 2015 по 2018 годы, велась как работа в штатном режиме, так и плановые испытания, которые показали хорошую воспроизводимость метода. 
 
«Сейчас таких приборов всего два: один находится в ЦКП “Геохронология кайнозоя” и используется для установления возраста археологических и геологических образцов, второй — в ИК СО РАН — для работы с “живыми” образцами биомедицинских исследований. Самая дорогая часть стенда — вакуумная система, насос с его импортными комплектующими, остальные детали отечественного производства», — объясняет инженер лаборатории радиоуглеродных методов анализа НГУ Дмитрий Викторович Кулешов.
 
Производительность одного такого прибора на данный момент составляет 20 проб в сутки, что делает его особенно перспективным для анализа биомедицинских образцов, большое количество которых нужно обрабатывать за ограниченное время. Например, в 2016 году на лабораторных мышах было проведено исследование влияния аэрозолей (имитирующих городской воздух), «загрязненных» твердыми наночастицами полистирола с радиоуглеродными метками. Группе ученых из институтов СО РАН, НГУ и компании «Тион» удалось определить, что полистирольные наносферы накапливаются преимущественно в легких, в меньшей степени в печени, почках и головном мозге. Период выведения из легких составлял около полугода, что составляет крайне долгий срок с учетом жизни мышей.
 
«Установки, аналогичные нашей, мы можем делать и под заказ, они востребованы для подготовки проб к анализу на ускорительном масс-спектрометре, а он пока единственный в России. Я думаю, что сотрудники Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН могли бы производить и портативные масс-спектрометры, например для медицинских центров, и, конечно, тогда будет пользоваться спросом и наша разработка», — поясняет Ксения Сашкина.
 
Надежда Дмитриева

Источники

"Сжечь и поймать": новое оборудование для радиоуглеродного анализа
Наука в Сибири (sbras.info), 18/10/2018
"Сжечь" и "поймать"
Академгородок (academcity.org), 19/10/2018
"Сжечь и поймать": новое оборудование для радиоуглеродного анализа
Вести Якутии (vesti14.ru), 18/10/2018
Разработан новый метод подготовки проб для радиоуглеродного анализа
Nanonewsnet.ru, 21/10/2018
Разработан новый метод подготовки проб для радиоуглеродного анализа
Новости@Rambler.ru, 21/10/2018
Разработан новый метод подготовки проб для радиоуглеродного анализа
Индикатор (indicator.ru), 21/10/2018
Ученые ИК СО РАН и НГУ разработали новый способ и оборудование для подготовки проб для радиоуглеродного анализа
Научная Россия (scientificrussia.ru), 14/11/2018
Ученые ИК СО РАН и НГУ разработали новый способ и оборудование для подготовки проб для радиоуглеродного анализа
1k.com.ua, 13/11/2018
"Сжечь и поймать": новое оборудование для радиоуглеродного анализа
Nanonewsnet.ru, 15/11/2018

Похожие новости

  • 28/02/2019

    СКИФ обретает очертания

    В Новосибирске полным ходом идет проектирование уникального синхротрона четвертого поколения, который должны построить в рамках реализации проекта «Академгородок 2.0» к 2024 году. Ученые разработали эскиз первых шести пользовательских станций СКИФаНапомним, центр коллективного пользования СКИФ будет включать в себя, помимо собственно источника фотонов, пользовательское оборудование экспериментальных станций и лабораторного комплекса.
    565
  • 30/08/2019

    Петр Корусенко: наша команда изучает наноматериалы с применением метода рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии

    ​Ландау, Сахаров, Капица, Курчатов – эти имена русских физиков известны не только в России, их исследования признаны во всем мире. В российские времена эта наука развивается не так бурно, однако нам и сейчас есть чем гордиться.
    637
  • 03/02/2018

    Ученые новосибирского Академгородка представили новейшие достижения СО РАН

    ​​Перед Днем российской науки-2018 три крупнейших института СО РАН – Институт ядерной физики им. Будкера, Институт химической биологии и фундаментальной медицины и Институт гидродинамики им. Лаврентьева  – открыли свои двери для посетителей.
    2523
  • 21/05/2019

    По итогам сочинского форума «Наука будущего — наука молодых»

    ​В Сочи завершились III Международная конференция «Наука будущего» и IV Всероссийский форум «Наука будущего — наука молодых». Мы попросили сибирских ученых, в них участвующих, рассказать, какие проекты они представляли на мероприятиях форума и с какими целями приехали сюда.
    465
  • 15/06/2018

    Новосибирские ученые помогли уточнить возраст археологического памятника на Северном Кавказе

    ​Ученые Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Новосибирского государственного университета (НГУ) определили возраст археологических находок, обнаруженных в ходе работы Закубанской экспедиции Государственного Эрмитажа в скальном навесе на ручье Мешоко (начальник – Сергей Осташинский).
    856
  • 06/02/2019

    Готов эскизный проект первых шести станций ЦКП СКИФ

    ​Команда проектного офиса центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» и сотрудники Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН объявили о готовности эскизного проект первых шести экспериментальных станций.
    1136
  • 29/04/2019

    Команда российских ученых выдвинула гипотезу о существовании жизни на Венере

    Ученые из Института космических исследований РАН, Института катализа имени Г. К. Борескова СО РАН и НГУ выдвинули гипотезу о существовании жизни на Венере. К таким выводам исследователей привела новая обработка панорамных изображений поверхности Венеры, полученных советскими аппаратами «Венера-9», «Венера-10», «Венера-13» и «Венера-14» в 1975—1982 годах.
    884
  • 30/04/2019

    Яков Ракшун: создание синхротрона «СКИФ» идет опережающими темпами

    ​Задание на проектирование синхротрона «СКИФ» прошело рассмотрение в Минобрнауки РФ, документация направлена в Минэкономразвития РФ на согласование, исполнение проекта идет опережающими темпами. Об этом 30 апреля на выездном совещании правительства Новосибирской области в новосибирском Академгородке сообщил руководитель проектного офиса ЦКП «СКИФ» Яков Ракшун.
    1055
  • 26/07/2016

    Ученые СО РАН знают, как создать аэрогель

    ​Высокотехнологичные материалы, которые производят ученые новосибирского Академгородка, можно использовать не только в космических опытах или экспериментах на встречных пучках, но также в стеклопакетах и при теплоизоляции зданий.
    1741
  • 23/05/2019

    Археологи выделили на юге Западной Сибири новую культуру эпохи неолита – барабинскую

    Ученые Института археологии и этнографии СО РАН (ИАЭТ СО РАН) выделили на юге Западно-Сибирской равнины новую неолитическую культуру – барабинскую. Основой полученных данных стали исследования уникального комплекса, состоящего из двух жилых сооружений, артефактов из них, а также нескольких своеобразных ям для заготовки рыбы.
    768