В начале октября Бенджамин Лист и Дэвид Макмиллан получили Нобелевскую премию по химии — за развитие асимметричного органокатализа. Эти «зеленые» и бюджетные катализаторы помогают получать лекарственные препараты и синтезировать вещества для разных материалов, например солнечных батарей. Какое влияние «зеленая химия» может оказать на мир, могут ли российские ученые конкурировать с победителями этого года и что такое инфохимия, рассказала директор Научно-образовательного центра инфохимии (НОЦ инфохимии) при университете ИТМО, профессор Екатерина Скорб.
О новых направлениях в химии — Один из трендов нынешнего мира — «зеленая» химия. Что это за область, какое влияние она может оказать на мир? — Тренд на «зеленую» химию связан с тем, что люди понимают необходимость не только экономичного производства веществ, но и оптимального для экологии. То есть не использовать токсичные вещества, брать меньше растворителей. В этом году Нобелевскую премию дали Бенджамину Листу и Дэвиду Макмиллану, которые предложили «зеленый» катализ. Например, при использовании для катализа, т.е. ускорения химической реакции, комплексов металлов потом приходится отмывать их большим количеством растворителя — так очищают препарат. Благодаря «зеленому» катализу можно применять меньше веществ для очистки — пример экономии и экологичности. Один из больших проектов в моей карьере — поиск способов защиты от коррозии, альтернативных хромированию. Процессы, которые связаны с работой с канцерогенами, могут вызвать онкологию; их запрещают. Нужны альтернативные способы. Мы выбрали природоподобную технологию, где учили изменение рН в коррозионном процессе. В лакокрасочное покрытие были интегрированы капсулы, которые реагируют на изменение pH и залечивают коррозионную язву. Мы проверили множество образцов, которые сократили сначала до десяти, потом до трех. В итоге выбранную технологию запатентовали, внедрили, готовые составы в продаже — мой автомобиль покрашен краской, где есть элемент моего труда. — Приятно чувствовать свой труд в повседневной жизни? — Конечно, очень приятно. Над проектом работало множество моих коллег. Внедрение — это процесс не одного дня и не одного человека. Наука развивается в консорциуме. — Как давно в ИТМО запустили программу по обучению инфохимии? Какие результаты она показала? — Университет ИТМО в последние годы интенсивно развивает науки о жизни и привлекает много ученых из-за рубежа. Я долго работала в Германии, потом в Америке; приехала в Университет ИТМО в августе 2017 года развивать направление инфохимии. В том же году у меня появилась группа, я получила грант от Российского научного фонда. Дальше группа расширялась: ко мне приехал постдок, потом еще один — они тоже получили гранты Российского научного фонда. В итоге в ноябре 2019 года мы организовали НОЦ инфохимии. Сейчас нам уже почти два года, за этот срок мы многое успели: выпустили первых магистров, сделали бакалаврскую программу по химическим технологиям, где ребятам нужно выучить химию в полном объеме, очень сложную математику и информатику. Но на выходе мы получаем специалистов, которые очень нужны на рынке труда сегодня. В центре очень сильные ученые, научные группы, и образование у нас развивается в тесной привязке к науке. Ребята подключаются к работе научных групп, видят, как в прямом смысле «делается наука», видят, что, кроме идеи, нужно много ежедневного труда. — Можно ли сказать, что инфохимия — новая тенденция в химии? И насколько на нее повлиял коронавирус? — Пандемия была вызовом для ученых и помогла выйти на новые способы применения фундаментальных исследований. С точки зрения инфохимии мы искали системы, супрамолекулярные структуры для кодирования информации. Одна из молекул, которая хранит информацию в природе, — ДНК. В химии сейчас мы используем расширенные алфавиты других малых молекул, добавляем другие супрамолекулярные комплексы (состоят из двух или более молекул, которые удерживаются вместе благодаря координационному межмолекулярному взаимодействию. — Ред.), смешиваем их с ДНК. Еще до пандемии мы начали фундаментальные исследования по организации таких систем, их сборки во времени и пространстве, и нашли интересные зависимости. Нас заинтересовало, как это использовать, чтобы ответить на серьезные вызовы, например определить антитела, антигены, в которых важна селективность и чувствительность. Мы знаем, что можем, например, сконцентрировать аналиты в поверхностном слое на электродах. У нас уже было портативное устройство, которое помогало это делать электрохимически. Мы запустили пару проектов, один из которых — с известным центром им. Чумакова, — сделали систему определения антител и антигенов к клещевому энцефалиту. О Нобелевской премии и причинах заниматься наукой — Совсем недавно вам вручили медаль «Памяти академика Н. М. Эмануэля». Какой у неё уровень престижа в сравнении с Нобелевской премией по химии? — Вначале ученые выдвигают новые идеи и подтверждают их своими экспериментами и расчетами. Важный аспект для химии — описание фундаментальных основ молекулярной организации систем. А дальше, когда исследования получают практическое применение, их могут выдвинуть даже на Нобелевскую премию. Любая награда, которая отмечена научным сообществом, — это признание каких-то достижений. Нобелевской премией отмечают то, что и отмечено коллегами, и значимо для общества. Если говорить про недавнюю медаль «Памяти академика Н. М. Эмануэля», она связана с научными достижениями в области химической и биохимической физики. Мы изучили процессы на границах раздела полупроводников с электролитом, что перспективно для создания функциональных материалов, которые перестраивают свою структуру в ответ на внешние воздействия. Сегодня наши системы находят широкий спектр применений: от самозалечивающихся покрытий и гелей, капсул для лекарств и «умных» имплантатов до создания фотоуправляемых искусственных ионных каналов, с помощью которых можно моделировать поведение бактериальных биопленок. — А у вас никогда не было желания или мечты получить Нобелевскую премию по химии, например? — Надеемся, что наши исследования по развитию новой области науки, инфохимии (химия на стыке с ИТ. — Ред.) будут востребованы обществом и будут решать задачи по работе с большими данными, их хранению, обработке информации на молекулярном уровне. Наша группа была в числе первых, кто поверил, что прорывы в этом направлении будут обязательно. Наукой занимаются не ради премий, а чтобы понять, разобраться в каких-то основах. Конечно, мы очень рады, если им находится дальнейшее применение. А если оно будет полезным и важным, дадут и премию. — В прошлом году проводили исследование: среди 688 нобелевских лауреатов по естественным наукам только 21 женщина. На ваш взгляд, с чем это связано? Женщины не занимаются глобальными исследованиями, не хотят участвовать в конкурсах? — Думаю, надо собирать статистику по последним годам. Например, предпоследнюю Нобелевскую по химии присудили французской ученой Эммануэль Шарпантье и американке Дженифер Дудна, а в этом году ее получали уже Бенджамин Лист и Дэвид Макмиллан. Много сильных ученых обоих полов сейчас в химии, биохимии, инфохимии. Количество женщин, которые получают Нобелевскую премию, растет. — В этом году Нобелевскую премию дали за развитие асимметрического органокатализа. Какие есть разработки в нашей стране, можем ли мы конкурировать с теми же Листом или Макмилланом, которые получили премию? — Я обычно говорю, что мы вообще не конкурируем, а работаем вместе на пути к важным открытиям. Например, по катализу и другим важным аспектам в химии и химических технологиях в России проводят много конференций, устанавливаются связи внутри страны и с международным сообществом. Я уверена, что для моей области Россия сегодня — идеальное место. Чтобы развивать инфохимию, ученый должен знать не только химию, но понимать основы хранения и обработки больших данных. Знать, какие есть алгоритмы, которые позволяют выйти на новый уровень решения задач молекулярно-организованных систем. В университете ИТМО мы это делаем вместе с нашими информатиками и математиками. О сексизме в науке и привлечении молодежи в химию — На ваш взгляд, существует ли в науке, как в российской, так и в международной, сексизм? Насколько сложно женщине попасть в науку и удержаться в ней? — Современная наука — достаточно конкурентная область. Чтобы вас ценили, надо стать прежде всего хорошим специалистом. Я всем своим студентам рекомендую найти область, которой они готовы уделять все свое время, которая станет не просто работой, но и хобби. Чем раньше человек это поймет, тем более успешным станет. Вам должно быть интересно то, что делаете: тогда можно этому уделять 24/7. Надо много работать. Хороший специалист, в том числе хороший химик, всегда найдет работу, а если этот химик еще и понимает все, что связано с ИТ, он будет очень востребован на рынке труда. — По вашему мнению, молодые специалисты охотно идут в химию в целом и в инфохимию в частности? — В химии обычно случайных людей нет. Химия — специальность, которую в 11 классе выбирают те, кто понял, что им это интересно. В первый год, когда мы набирали бакалавров на инфохимию, оценивали, что их зарплата будет выше, чем у обычных химиков, поскольку они будут специалистами и в информационных технологиях. У нас был хороший конкурс, и средний балл ребят, которые к нам поступили, составил 98,4. При этом мальчиков и девочек было одинаковое количество. Работать с талантливыми ребятами — большая ответственность. Делаем это по-максимуму. Наряду с химией в полном объеме у ребят продвинутые математика, информатика и выход на проектную деятельность. Работают они много: иногда говорят, что не на все хватает времени, о личной жизни пока забыли, как признаются. Но дальше как раз знания помогут быть востребованными специалистами. — Как вы считаете, нужно ли популяризировать химию среди молодежи — и какими методами можно это сделать? — Популяризировать химию и вообще науку нужно обязательно. Это важно и интересно. Любопытно разбираться, как все организовано на молекулярном уровне. Мы в Питере создаем экосреду по увеличению интереса к научным проектам у населения, особенно школьников. Они работают под руководством менторов над разными проектами: у них загораются глаза, они начинают участвовать в конкурсах, получать гранты. Только в эти выходные работы ребят, которые занимаются у нас в лаборатории, отметили на фестивале NAUKA 0+ в Москве. Они участвуют во многих конкурсах: «Большие Вызовы», IСhem Prize и другие. Ребята представляют работы в том числе на конференциях — и делают это с большим удовольствием, потому что знают все эти системы, любят и хотят показать их красоту и важность всем. Беседовала Кристина Фирсова
Свежие комментарии