Пероксидная революция: как на наших глазах появляются новые области химии
Трудно себе представить, но «родственники» обычной перекиси водорода из вашей домашней аптечки помогают делать всевозможные пластмассы, компоненты автомобильных шин и даже — лекарства от рака. Пероксиды (так называется этот класс веществ) — лишь одно из направлений, которыми занимается Институт органической химии имени Н. Д. Зелинского РАН, один из крупнейших и ведущих научных центров в своей области. С его директором, академиком Александром ТЕРЕНТЬЕВЫМ, мы поговорили об открытиях, которые повлияют на многие отрасли, и о состоянии одной из них — химической промышленности.
Фото предоставлено СПбГУ
— Александр Олегович, ощущение, что пероксиды — какие‑то волшебные вещества. Как работает эта «магия»?
— Пероксиды — это вещества, в молекулах которых есть пара связанных атомов кислорода. И еще 25 лет назад считалось, что все пероксиды очень нестабильны: химическая связь между этими двумя атомами кислорода слабая, и ,когда она разрывается, молекула распадается на два радикала, запускается цепная реакция — как казалось, всегда непредсказуемая, вплоть до взрывной. Поэтому ученые работали с пероксидами крайне ограниченно.
Но в 2015 году Ту Юю, китайский фармаколог, получила Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытие действующего вещества против малярии. Это артемизинин. Ученый выделила его еще 50 лет назад из настоя полыни. Выдающееся открытие, спасшее миллионы жизней. Оказалось, что артемизинин относится к пероксидам и к ним стоит присмотреться.
Нам в институте удалось показать, что многие пероксиды стабильны, с ними можно работать.
Вообще эти вещества используют в двух направлениях. Первое — материаловедение: мы получаем полимеры, а из них сделана большая часть того, что нас окружает, — мебель из ДСП, полимерные и композиционные материалы, синтетические ткани, экраны смартфонов и многое другое полезное. С помощью пероксидов производят материалы для шинной и кабельной промышленности.
Второе направление — медицинская химия. В ней работаем не только над антималярийными веществами, но и в целом над антипаразитарными, противогрибковыми и даже над противораковыми. Фактически получилось создать новую область химии стабильных пероксидов.
— Но до создания лекарств против рака еще далеко?
— Наши эксперименты на клеточных культурах, на животных показывают, что пероксиды работают против некоторых видов рака: простаты, шейки матки, мочевого пузыря, хорошие результаты против клеток рака печени.
Но как именно работают — пока неясно.
Более-менее понятно только, как пероксид расправляется с малярией. Человек заболевает, когда малярийный плазмодий, одноклеточный паразит, попадает в эритроцит — красное кровяное тельце. Эритроцит из‑за этого разбухает, и его оболочка становится проницаемой для пероксида. А когда пероксид попадает в эритроцит, он взаимодействует там с железом гема, и продукт этой химической реакции убивает паразита.
Почему пероксиды действуют при других заболеваниях — пока только гипотезы.
Наши вещества испытывали зарубежные коллеги в своих лабораториях — и тоже видели эффект. Сейчас активно проводим исследования с Китаем, а эта страна становится крупнейшим мировым центром исследований в медицинской химии.
— Вы как‑то сказали, что институт «наконец‑то стал востребован у промышленности». Но ей, конечно, нужны не фундаментальные исследования, а прикладные…
— Да, сейчас уклон в прикладные работы. Но если раньше в химии разрыв между фундаментальным открытием и практическим применением составлял десятилетия, а иногда и столетие, то сейчас можно заниматься фундаментальными работами, очевидно ориентированными на применение. Например, с пероксидами мы открываем новые химические реакции, новые вещества, и что‑то из этого можно быстро внедрить.
Или есть так называемая химия стероидов: очень сложная фундаментальная тема, но все стероидные соединения — биологически активны, и есть шанс найти что‑то очень нужное.
Одна из наших лабораторий занимается углеводами — а это задел для углеводных вакцин. Другая фундаментально занимается искусственным интеллектом — и получаем важнейшие методы анализа и предсказания каталитической активности.
Возьмем сельское хозяйство. Абсолютное большинство сельхозкультур за сезон проходит минимум три-четыре обработки, и мы разрабатываем химические средства защиты растений: фунгициды против фитопатогенных грибов, инсектициды против насекомых, немного — гербициды от сорняков.
О полимерах, из которых создана большая часть того, что нас окружает, я уже сказал.
— Разработки для промышленности есть, но химпредприятия не всегда работают эффективно, о чем часто говорят.
— Правительство, Минпром-торг, Минобрнауки делают многое, чтобы возродить химическую промышленность. Но дело не только в необходимости колоссальных вложений. В советские времена была принципиально другая система управления.
В СССР был гениальный министр химической промышленности Леонид Костандов. И команду собрал гениальную. Было решено одновременно построить около 300 химических заводов по всей стране, чтобы побочные продукты и отходы одних предприятий могли использоваться на других. Это было очень выгодно, всему находилось применение. Плюс существовали отраслевые прикладные НИИ, которые соединяли вузы и академические институты с промышленностью.
Но такое было возможно только при единой системе планирования и управления. Сейчас система другая. Каждая компания строит собственные предприятия, без связи с другими, так что и отходы обычно идут просто на выброс.
Надо отдать должное правительству и министерствам: они стараются создать некую единую систему управления химической промышленностью, в том числе связанную с наукой. Но академические институты и вузы — государственные учреждения, а производство в основном частное, и компании друг другу — конкуренты. Отсюда гигантская проблема передачи интеллектуальной собственности, соблюдения коммерческой тайны, условий договоров.
Единая система планирования в химическом комплексе была ключевой. Вот как есть единая система планирования в создании вооружений: государство понимает всю цепочку, начиная от добычи необходимого сырья и заканчивая изделием. В химической промышленности такого нет, а на нее завязаны: фармацевтическая промышленность, производство средств защиты растений, резин, шин, красителей, полимеров… И значит, нет полного понимания, как обстоят дела у всего этого комплекса. Тем более что у многих компаний коммерческая тайна относится и к объемам производимой продукции, потому что это влияет на цены.
— Продолжая о связи науки и промышленности: из‑за санкций предприятиям нужно производить (а ученым — разрабатывать) то, что теперь не купить. В каких направлениях, на ваш взгляд, можно не просто восполнять утраченное, а попытаться сделать что‑то прорывное?
— Ряд академических институтов и вузов сейчас успешно ведут разработки в сфере микроэлектроники — может, я вас удивлю, но в этой сфере можно ожидать прорывов. Во-первых, в таких учреждениях огромная концентрация талантливых научных кадров. Во-вторых, производства в этой сфере могут быть небольшими, в том числе при университетах и институтах.
Также возможны прорывы в создании лекарств для редких заболеваний и тех лекарственных средств, которые нужны в малом количестве. Или — вакцины. «Спутник» был прорывным достижением, а недавно было создано первое в мире лекарство от болезни Бехтерева.
— Вы упомянули РАН: правительство заявило, что будет расширять ее экспертную функцию. Проще говоря, чаще советоваться с учеными. Вы, как член академии, ощущаете это?
— Для академии экспертная функция не единственная, но очень важная. Чтобы построить предприятие, оценить новизну разработки, понять, правильно ли выбрано направление, в том числе прикладное, нужны очень квалифицированные люди. Причем с независимым мышлением. С академиками непросто, потому что это люди довольно независимые — но именно это и позволяет ожидать от них честной экспертизы.
В течение 20 – 25 лет были попытки заменить Академию наук разными экспертными сообществами. Но, видимо, те не смогли проводить экспертизу масштабно и квалифицированно: не были независимыми. Были «при ком‑то», «при чем‑то». С 1990‑х академия была фактически отстранена от всего, и вспомните, что тогда происходило с промышленностью и как закупки иностранного оборудования сделали страну во многом зависимой.
Сейчас, думаю, к РАН возвращается влияние, к членам академии обращаются за квалифицированной честной экспертизой. Ведь как устроена РАН: академиков и членкоров около двух тысяч, у каждого по 10 – 20 сильнейших учеников. То есть у страны есть мощное экспертное сообщество как минимум из 20 тысяч человек.
И я бы еще сказал, РАН — очень патриотичная система. Члены академии могут критиковать, но это патриоты нашего государства. Тем более что эти ученые много где работали, в том числе в других странах — и у них нет иллюзий в отношении устройства науки за рубежом: там много своих проблем.
— Вы и ученый, и руководитель. Но возглавлять научный институт может и не ученый. Это приемлемо?
— К сожалению, научные институты все реже возглавляют ученые, особенно в отраслевой сфере.
С одной стороны, это объяснимо. Руководство институтов сталкивается с множеством тонких и даже опасных вопросов — юридических, экономических, связанных с закупками, договорами. В этом действительно проще разбираться соответствующему специалисту.
Но, с другой стороны, когда во главе становится менеджер, юрист, экономист (и это могут быть очень сильные профессионалы в своих областях) — рано или поздно он подстраивает ученый совет под себя и научный уровень падает. На горизонте пять — десять лет научный институт или вуз может даже выиграть в управленческом плане, в плане бизнес-процессов, а в науке держаться на заделах. Но потом начинается деградация.
Я часто приезжаю в разные научные институты, встречаюсь с руководством — и вроде бы работать надо вместе, но нам иногда сложно говорить на одном языке. Руководитель, конечно, приглашает на переговоры компетентного сотрудника, но тот зависит от начальства, и чисто научная производственная коммуникация затрудняется.
Нужно бы продумать систему, в которой научным институтом обязательно руководил бы известный доктор наук, профессор, лучше член РАН — но чтобы он был защищен с юридической точки зрения.
— Возвращаясь к органической химии: привлекает ли эта сфера молодежь?
— У нашего института три крупных образовательных партнера: РХТУ имени Д. И. Менделеева (а при нем Высший химический колледж Российской академии наук), МГУ имени М. В. Ломоносова и Высшая школа экономики, где создан очень сильный химический факультет.
Лучшие студенты уже с первых курсов попадают в том числе в наш институт. Около 500 студентов проходят практику, пишут курсовые, дипломные работы. В результате в институте из тысячи сотрудников — 600 младше 40 лет.
Молодежь очень хорошая. Я разные поколения видел. 20 лет назад молодым некуда было идти «в химию». А теперь они понимают, что эта сфера развивается. Вакансий в химической промышленности, по разным оценкам, — от 60 тысяч до 120 тысяч человек. Молодых эта востребованность мотивирует.
И что‑то еще изменилось. Даже не могу пока понять, что именно — но люди более нацеленно идут в инженерное образование, биологическое, химическое… Но вот я спрашиваю на дне открытых дверей Высшего химического колледжа РАН (приходят родители с детьми со всей страны): «Товарищи дети, поднимите, пожалуйста, руки, у кого есть эксперимент в школе?». И из 20 – 40 человек поднимают руку один-два. Продолжаю: «Товарищи родители, у кого был эксперимент в школе?». И лес рук.
Вот почему необходимо, чтобы у школьников появлялась возможность как можно раньше проводить эксперименты, в школах обязательно должны быть химические, физические, биологические кабинеты.
— О том же, кстати, говорит и обновленный Федеральный государственный образовательный стандарт.
— Это очень правильно. Я, конечно, понимаю руководителей школ: чтобы открыть химический кабинет, надо выполнить огромное количество предписаний по технике безопасности, учесть запреты на работу с определенными реактивами и так далее. Но без таких живых экспериментов дети не будут видеть контуры своей возможной будущей профессии.
— А в вашей жизни как химия началась?
— У меня отец инженер, мы постоянно с ним что‑то делали. Я в семь лет сделал батарейку: прикладывал разные металлы к ватке, смоченной солью, и мерил напряжение — был вольтметр. То есть я сделал маленький гальванический элемент. Даже лампочка зажигалась.
И с тех пор во многом так электрохимией и занимаюсь. Не пришлось долго выбирать специальность. Она как будто сама меня выбрала…
Подготовила Анастасия ДОЛГОШЕВА
Читайте также:
Калининградские ученые разработали добавку для биологической очистки сточных вод
Стали известны имена двух новых обладателей Международной премии ЮНЕСКО-России им. Д. И. Менделеева
Материал опубликован в газете «Санкт-Петербургские ведомости» № 146 (8211) от 12.08.2026 под заголовком «Пероксидная революция».
Комментарии