Премия Рунета-2020
Россия
Москва
-1°
Boom metrics
Наука8 ноября 2016 18:30

Вирусы и лазеры - для победы над раком

Три прорывных технологии сибирских ученых, которые изменят качество нашей жизни в ближайшее десятилетие
Младший научный сотрудник ИЯФ Александр Касатов показывает, как плавится вольфрам при взаимодействии с раскаленной плазмой. Фото: Татьяна Мысова

Младший научный сотрудник ИЯФ Александр Касатов показывает, как плавится вольфрам при взаимодействии с раскаленной плазмой. Фото: Татьяна Мысова

Самая научная улица в мире, как уверяет Книга рекордов Гиннеса, - это новосибирский проспект академика Лаврентьева. На двух с половиной километрах здесь уместилась почти пара десятков институтов: от химической биологии и фундаментальной медицины до катализа и ядерной физики. Но дело не столько в географии, сколько в актуальности разработок, которые ведут ученые Сибирского отделения РАН. В этом убедились участники пресс-тура "Новосибирский Академгородок - территория опережающего развития" - белорусские и российские журналисты, познакомившиеся с прорывными технологиями сибирских ученых.

1. Вакцины против желудочных инфекций и противораковые вирусы

Раковые опухоли в некоторых случаях могут рассасываться под действием бактериальных и вирусных инфекций. Вирусы и бактерии начинают усиленно атаковать “поломанные” клетки - и болезнь отступает. Заведующий лабораторией бионанонотехнологии, микробиологии и вирусологии Новосибирского государственного университета, член-корреспондент РАН Сергей Нетёсов получил первые штаммы противоракового вируса еще в 2007 году - а в настоящий момент работает уже над его третьим поколением. “Он не просто лишен одного из генов, которые могут навредить пациенту, - объясняет Нетёсов, - туда еще и вставлены некоторые гены. Строение этого аденовируса очень сложное, его геном имеет 35 000 нуклеотидов, и сейчас мы пытаемся сделать из него экспрессирующую систему нужного нам белка”.

Фрагмент одной из установок в новосибирском Институте лазерной физики (ИЛФ). Фото: Татьяна Мысова

Фрагмент одной из установок в новосибирском Институте лазерной физики (ИЛФ). Фото: Татьяна Мысова

Кстати, вместе с Институтом клинической биологии и фундаментальной медицины лаборатория Сергея Нетёсова участвует в исследовании желудочно-кишечных инфекций. “За последние 15 лет в этой области произошли колоссальные сдвиги, - рассказывает ученый. - Все считали, что кишечные инфекции в основном бактериальные. На самом деле они на 70% - вирусные. Соответственно, антибиотики далеко не всегда надо применять: они могут оказаться просто бесполезными. Вот почему против некоторых кишечных инфекций стоит разработать вакцину. Сейчас у нас в стране - примерно полмиллиона желудочно-кишечных больных в год. Если мы хотя бы сто тысяч из этих случаев предотвратим, представляете, сколько коек сэкономим, насколько уменьшим страдания?”.

2. Лазерные технологии для изготовления искусственных клапанов сердца

Этот аппарат, на первый взгляд, - нечто вроде ксерокса. По крайней мере, в управлении он не кажется особенно сложным. Правда, вместо бумаги тут используются фрагменты перикардиальной ткани: установка, созданная в новосибирском Институте лазерной физики (ИЛФ), способна измерять её толщину - и вырезать элементы клапанов сердца только из тех участков ткани, которые по техническим условиям соответствуют их заданной толщине. А на одной из модификаций установки можно еще и готовить ткань для того, чтобы искусственный клапан быстрее принимался организмом и не вызывал реакции отторжения.

Без современных лазеров немыслимо ни функционирование спутниковых систем вроде ГЛОНАСС, ни работа точнейших в мире приборов вроде атомных часов. А еще без них невозможно развитие многих направлений медицины. В Институте лазерной физики давно научились использовать лазерные установки для коррекции зрения и лечения глаукомы, - а теперь не только монтируют искусственные части сердец, но и собирают компактные приборы для лечения сложных герпесвирусных заболеваний.

Лазерная установка для создания искусственных клапанов сердца. Фото: Татьяна Мысова

Лазерная установка для создания искусственных клапанов сердца. Фото: Татьяна Мысова

“Наши лазеры работают в хирургии, в нейрохирургии, общей хирургии, гинекологии, значительно сокращая кровопотери и позволяя, например, удалять гигантские опухоли коры головного мозга. Они работают на длине волны 1,32 микрона, их средняя мощность - до 100 ватт, и используются в Новосибирске в институте травматологии и ортопедии, в ЦКБ в Москве и в различных центрах - в Томском, в Иркутском центре Сибирского отделения Академии наук”, - объясняет заведующий лабораторией лазерных медицинских технологий ИЛФ Александр Майоров.

3. Длинные открытые ловушки плазмы для энергетики будущего

Среднестатистическая электростанция, работающая на угле, сжигает на своем веку несколько миллионов тонн топлива - и выделяет еще больше углекислого газа. Можно спорить о том, на сколько - на 10, 100 или 1000 лет - хватит имеющихся на планете углеводородов, но, как ни крути, рано или поздно сожжено будет всё, что есть в наличии. То же самое касается и ядерной энергетики, основанной на реакциях деления: запасы урана не бесконечны, и в какой-то момент окажется, что все тяжелые элементы разделены и больше делить попросту нечего. Вот почему уже более полувека ученые бьются над решением проблемы управляемого термоядерного синтеза - слияния легких атомов.

Зам. директора по научной работе ИЯФ СО РАН доктор физ.-мат. наук Алесандр Иванов рассказывает о вкладе своего института в работу большого адронного коллайдера. Из Новосибирска в ЦЕРН тогда доставили 7000 тонн магнитов. Фото: Татьяна Мысова

Зам. директора по научной работе ИЯФ СО РАН доктор физ.-мат. наук Алесандр Иванов рассказывает о вкладе своего института в работу большого адронного коллайдера. Из Новосибирска в ЦЕРН тогда доставили 7000 тонн магнитов. Фото: Татьяна Мысова

Термоядерный реактор безопасен и чист (никаких радиоактивных отходов), а топливом для него служит самый распространенный во вселенной элемент - водород. Создание такого реактора потребовало решения невероятно сложных физических, инженерных и даже социально-политических задач. Плазма, при нагревании которой удалось достичь наиболее впечатяющих успехов в проведении управляемых термоядерных реакций, оказалась чрезвычайно своенравным состоянием вещества, способным и к неконтролируемой активности (вроде солнечных вспышек), и к самоорганизации.

Одна из крупных линейных магнитных ловушек для плазмы в новосибирском Институте ядерной физики. Фото: Татьяна Мысова

Одна из крупных линейных магнитных ловушек для плазмы в новосибирском Институте ядерной физики. Фото: Татьяна Мысова

Один из вариантов магнитного удержания плазмы - замкнутые системы типа токамак (ТОроидальная КАмера с МАгнитной Катушкой), такие как установка ITER, которая возводится во Франции силами Европейского Союза, Индии, Японии, Китая, России, Южной Кореи и США. Другой вариант - открытые ловушки плазмы. Именно ими занимаются в Институте ядерной физики им. Будкера (ИЯФ) Сибирского отделения РАН. Возможно, когда будут запущены коммерческие термоядерные реакторы, токамаки и открытые ловушки станут сосуществовать, наподобие того, как сейчас уживаются бензиновые и дизельные двигатели. А пока на линейных магнитных ловушках в ИЯФ отрабатывают технологии, которые будут востребованы, когда на Земле удастся зажечь управляемое “солнце”. Например, изучают методы нагрева термоядерной плазмы и её взаимодействие с поверхностью материалов. В ИЯФ умеют формировать такие же мощные потоки плазмы, как и те, что ожидаются в диверторе (плазмоприемнике) ИТЭР. А значит, еще до старта реактора ученые могут изучать поведение материала - в частности, вольфрама, - самого тугоплавкого металла, из которого и конструируются перспективные диверторы. Учитывая, что температура плазмы внутри дивертора может достигать десятков миллионов градусов, вольфраму приходится нелегко: многократное его переплавление приводит к растрескиванию поверхности и образованию вольфрамовой пыли, способной мгновенно остудить температуру в реакторе. Сотрудники ИЯФ уже сейчас знают о подобных проблемах и учатся решать их.

КСТАТИ

Ядерная физика в борьбе с раком

Новосибирский Институт ядерной физики также внес свой вклад в битву против рака, причем против самых тяжелых его проявлений - таких, как глиобластомы. Эти опухоли головного мозга практически не поддаются лечению. Чуть ли не единственной методикой, успешно примененной против них, считается бор-нейтронозахватная терапия (БНЗТ), при которой пациенту вводят изотоп бора и затем облучают его нейтронами. Однако, до недавнего времени для проведения БНЗТ требовалось наличие атомного реактора - что чрезвычайно затормаживало практическое применение. Далеко не каждая клиника и даже далеко не каждая страна имеет возможность проводить операции на площадке АЭС… И вот в ИЯФ разработали компактные ускорители для бор-нейтронозахватной терапии, - в перспективе позволить себе такое устройство сможет любая клиника, готовая внедрить эту технологию.

* По материалам организованного Постоянным Комитетом Cоюзного государства и МИА "Россия сегодня" пресс-тура "Новосибирский Академгородок - территория опережающего развития" для представителей российских, белорусских и союзных СМИ .