​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

Похожие новости

  • 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).
    410
  • 11/06/2015

    Новосибирские ученые разработали экспресс-тест на выявление язвы и гастрита

    ​Новосибирские ученые придумали, как обнаружить в организме бактерию, которая вызывает гастрит и язву желудка. Сегодня эти заболевания встречаются у каждого второго. Страдают не только взрослые, но и школьники.
    621
  • 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.
    1196
  • 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.
    1377
  • 07/10/2016

    Новосибирские ученые изготовят блоки аэрогеля для эксперимента

    ​Специалисты Института ядерной физики СО РАН и Института катализа СО РАН изготовят блоки аэрогеля для эксперимента CLAS12 Национальной лаборатории Томаса Джефферсона (Thomas Jefferson National Accelerator Facility, США, Вирджиния).
    1168
  • 13/03/2017

    Центр энергоэффективного катализа НГУ как воплощение идеи интеграции НГУ и ИК СО РАН

    Научно-образовательный центр энергоэффективного катализа (НОЦ ЭК), созданный Институтом катализа им. Г.К. Борескова СО РАН и Новосибирским государственным университетом при финансовой поддержке Фонда «Сколково», за три года функционирования показал выдающиеся результаты.
    930
  • 25/06/2018

    Павел Логачев: источник синхротронного излучения будет центром, который объединит разные научные направления

    ​В проекте Сибирского кольцевого источника фотонов (СКИФ) уже сейчас задействовано много институтов, а в будущем установка станет крупным центром общего пользования. Представители нескольких научных направлений рассказали, почему источник синхротронного излучения (СИ) важен для Академгородка и его ученых.
    382
  • 19/05/2017

    Энергия молодости как движущая сила науки

    Так же, как российское могущество прирастает Сибирью, могущество Сибирского отделения прирастает молодыми учеными. Они приходят в науку разными путями, но затем все эти тропинки сливаются в одну дорогу, ведущую в будущее.
    1345
  • 07/03/2016

    В ИЯФ СО РАН разработали ключевые компоненты нового коллайдера

    ​ ​В Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН созданы вакуумные камеры, корректирующие магниты, электроника регистрации и программное обеспечение для установки SuperKEKB, которая монтируется в японской Лаборатории физики высоких энергий (КЕК) в Цукубе.
    2043
  • 24/04/2018

    Как сделать жилье более доступным и экологичным?

    ​​Дом - это что-то теплое, уютное и, на первый взгляд - очень консервативное. Но на самом деле и строительство попевает за техническим прогрессом. Как сделать жилье более доступным, дешевым, экологичным? Мы создали краткий обзор тенденций и технологий будущего, которые появляются уже сейчас.
    473