Реакция созидания

 Ирина МЕЛЬХАНОВА

По традиции прием стал площадкой для представления новейших разработок и продвижения проектов, реализуемых учеными региона. Представители трех вузов из Тулы и Новомосковска анонсировали исследования в области фундаментальной и прикладной химии.
Вывести
на чистую воду
Один из таких проектов, имеющих наряду с новизной и реальную прикладную ценность, представил на приеме кандидат химических наук доцент кафедры химии естественно-научного факультета ТулГУ Вячеслав Арляпов.
На базе кафедры ведется разработка биосенсоров – аналитических приборов, сигналы которых формируются с использованием биологического материала (клеток, ферментов и т. п.). Классический пример такого прибора – глюкометр. Но возможности биосенсоров гораздо шире, чем анализ глюкозы. Мощный потенциал практического применения имеет созданный в ТулГУ оптический анализатор растворенного кислорода «Эксперт-009».
Одним из важных показателей качества воды является индекс биохимического потребления кислорода (БПК), демонстрирующий степень загрязнения воды органическими веществами. Этот показатель сегодня ежедневно измеряется на предприятиях, сбрасывающих сточные воды, очистных сооружениях, в ходе контрольных мероприятий и экологических мониторингов. Однако общепринятая на текущий момент в РФ методика основана на тестах, продолжительность которых составляет минимум пять суток.
Альтернативой является метод с использованием биосенсоров.
– Нами разработан прибор, предназначенный для экспресс-оценки индекса БПК в течение 10 минут, – рассказал Вячеслав Арляпов.
Ученые вуза выявили микроорганизмы, окисляющие очень широкий спектр веществ, а следовательно, способные выявить практически любое загрязнение. Помещенные в специальный гель, где они могут долго жить и эффективно работать (также являющийся ноу-хау ТулГУ), эти микроорганизмы стали биологической основой сенсора.
Индустриальным парт­нером проекта университета выступила компания «Эконикс-Эксперт» – один из крупных российских производителей аналитического оборудования. С его помощью биологическая часть биосенсора была совмещена с физико-химической. Для прибора разработано программное обеспечение и все сопутствующее оборудование. «Эксперт-009» сегодня – уже не проект, а выпускаемый прибор. Он внесен в реестр средств измерения РФ, методика измерения загрязнения воды аттестована.
С этого момента лаборатории по всей стране могут использовать вместо привычного – ускоренный метод. Теоретически. На практике перспективную возможность пока реализовала лишь одна лаборатория на территории Тульской области. Присутствовавшие на встрече депутаты областной Думы проявили к прибору живой интерес и предложили содействие в продвижении разработок кафедры.
А их немало. Уже ведутся работы по усовершенствованию и миниатюризации упомянутого прибора и созданию новых образцов. Разработан и тестируется биосенсор для анализа токсичности. Сфера его применения – детские игрушки, косметическая продукция, корма для животных, одежда… Применяемые до сих пор методы исследования на токсичность товаров народного потребления либо длительны, либо сложны, а потому дороги. Прибор тульских химиков более чем востребован.
Еще один разработанный здесь биосенсор позволит существенно упростить процедуру контроля технологических процессов на предприятиях. Разработка получила гранты Президента РФ и правительства Тульской области. Прибор, способный заменить целую лабораторию и значительно повысить экономическую отдачу производства, уже создан на базе кафедры химии естественно-научного факультета ТулГУ, сейчас он проходит тестирование.
Легко избавиться от тяжелых металлов
Кандидат биологических наук доцент ТГПУ имени Л. Н. Толстого Леонид Переломов представил фундаментальное исследование на тему «Поведение тяжелых металлов в модельных биоминеральных и органоминеральных системах».
Тяжелые металлы на сегодняшний день считаются одними из главных загрязнителей биосферы в местах наличия природных и техногенных аномалий. К таким можно отнести любой промышленный город.
Объектом исследования химиков ТГПУ им. Л. Н. Толстого избраны трехкомпонентные почвенные системы, учитывающие наличие микроорганизмов и продуктов их метаболизма. Именно биологические и органические компоненты, как показали исследования, оказывают значительное влияние на поглощение тяжелых металлов минералами, выступая в качестве сорбентов или наоборот.
– Применений у этого на первый взгляд чисто теоретического исследования достаточно, – заверил Переломов. – Во-первых, изучение начальных стадий почвообразования. Во-вторых, предсказание возможного развития почв на других планетах – эта мечта Вернадского тоже не за горами. И, наконец, самое актуальное на сегодня – создание биоминеральных и органоминеральных сорбентов для очистки почв и вод, загрязненных тяжелыми металлами.
Чтобы иней
не лег на провода
Начальник научно-иссле­до­вательской части Новомосковского института РХТУ им. Д. И. Менделеева доктор химических наук Елена Голубина рассказала об исследованиях межфазного синтеза наноматериалов при локальном колебательном воздействии. Получение наноматериалов с заданными свойствами является одним из приоритетных направлений современной науки и техники.
– Локальный подвод энергии разрушает структуру по слабым контактам, и в системе формируются частицы более мелкого размера. Срастаясь, они меняют структуру материала с волокнистой на безволокнистую – с более высокой плотностью, магнитной восприимчивостью и температурой плавления. Такой материал обладает регулируемой способностью к смачиванию, то есть при определенных условиях, нанесенный в виде тонкой пластинки на какое-либо покрытие, он придает поверхности полную несмачиваемость водой и водными растворами, – объяснила Елена Голубина.
Разработанный метод локального подвода энергии к межфазному слою дает возможность получить гидрофобные и супергидрофобные покрытия, в которых нуждаются сервисные и энерго­сберегающие производства. Материалы, нанесенные в качестве тончайшего покрытия на алюминиевые провода, были испытаны в условиях отрицательных температур. Доказано, что технология предотвращает обледенение, нередко вызывающее обрывы линий электропередачи под весом наледи.
А высокая магнитная восприимчивость материала делает его применение целесообразным в устройствах для записи и хранения информации. Работа поддержана грантом Российского фонда фундаментальных исследований.
Прием завершился вручением Благодарственных писем Тульской областной Думы и памятных подарков талантливым представителям научного сообщества. Таких людей в регионе немало, и работают они не только в области прикладной химии. По словам Сергея Харитонова, сегодня у науки в Тульской области есть все необходимое для прогресса – цель, богатый диапазон фундаментальных исследований, имеющих прикладное значение, широкая дорога, обеспеченная Программой социально-эконо­мического развития региона, и поступательное движение вперед.