Четыре научных группы МИФИ недавно выиграли гранты Российского научного фонда на проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований. Гранты рассчитаны на три года (2026-2028) с заявленным финансированием 7 млн руб. в год. Какие наши проекты по термояду, ядерной медицине, плазме и нанофотонным системам получили грантовую поддержку на ближайшие три года – расскажем подробнее.
Ядерная медицина: новые препараты
Ученые Озерского технологического института НИЯУ МИФИ (Челябинская обл.) в кооперации АО «Радиевый институт им. В.Г. Хлопина» и кафедрой радиохимии СПбГУ выиграли на проект «Новые тераностические препараты на основе биядерных карбонильных комплексов технеция-99м и рения с хинизарином и 1,4-диизоцианобензолом» – это исследования в области ядерной медицины для диагностики и лечения различных заболеваний органов человека. Такой подход имеет преимущество с другими физическими методами обследования (КТ и МРТ) за счет возможностей не только визуализировать выявленные патологии, но гарантированно обеспечить качественное их лечение.
Объединенная группа ученых-радиохимиков сфокусировала свои усилия на наиболее актуальном направлении в ядерной медицине – дизайне, поиске и синтезе радиофармпрепаратов, обеспечивающих как диагностические, так и терапевтические свойства. Значимое преимущество использования тераностических препаратов (они объединяют диагностику (визуализацию) и терапию (лечение), находят раковые клетки и избирательно уничтожают их, минимизируя вред для здоровых тканей) в клинической практике – простота получения и выделения «медицинских» радионуклидов, а также их стоимость.
«Одним из наиболее доступных «медицинских» радионуклидов является «диагностический» технеций-99m. Известны подходы к использованию тераностической его пары с рением-186,188 для получения «комплексного» препарата «двойного назначения». В этом препарате каждый радионуклид имеет свою функциональную «нишу»: технеций обеспечивает диагностическую составляющую, а изотопы рения – лечебную. Однако, как известно, рений-186,188 по-прежнему остаются труднодоступными изотопами высокой стоимостью, что затрудняет использование радиофармпрепаратов «комплексного» характера», – рассказал руководитель проекта, академик РАН, директор ИХТРЭМС Кольского научного центра РАН (г. Апатиты), заместитель директора ОТИ НИЯУ МИФИ по НИР. Игорь Тананаев.
Синтезировать «комплексного» радиофармпрепарат планируется с использованием природного (стабильного) рения, обладающего выраженными цитотоксическими свойствами. При этом стоимость препарата существенно снижается при прочих равных терапевтических его свойствах. Более того, озерские ученые пошли дальше и впервые поставили задачу получения препарата в виде одной молекулы. Ранее в мировой практике использовали только смеси комплексных соединений рения и технеция-99м, что, безусловно, снижало качество препарата.
«Предполагаемые препараты будут базироваться на платформах биядерных карбонильных комплексов технеция и рения в экстремальных степенях окисления +1 с модифицией лигандами различной донорной природы для настройки их липофильности и люминесцентных свойств. Цитотоксические свойства полученных биядерных комплексов будут оценены в условиях in vitro (в пробирке) c использованием различных опухолевых клеточных линий: линия С6 (глиома крысы), Т98G (глиобластома человека), MG-63 (остеосаркома человека). Цель проекта – получение принципиальных новых и недорогих отечественных тераностических препаратов на основе пары стабильный рений-технеций-99м», – отмечает Игорь Тананаев.
Исследуем плазму
Группа Андрея Казиева, доцента кафедры физики плазмы (№21) Института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ, получила грант РНФ на проект «Низковольтные режимы импульсного магнетронного разряда с возможностью пропускания токов 100–1000 А и подавленной эрозией электродов». В проекте будут исследованы параметры плазмы и электрические характеристики особого вида импульсного газового разряда в магнитном поле. В нем генерируется плазма высокой плотности, и могут достигаться чрезвычайно большие плотности тока при сохранении диффузной формы.
«Будем исследовать интенсивность эрозии электродов, состав плазмы и ионных потоков, а также возникновение неустойчивостей и переход разряда в дуговую форму. Для диагностики плазмы будут применены зондовые и оптические методы, а также ионная масс-спектрометрия, позволяющая получать количественные данные о ионных потоков из плазмы разряда, – объясняет Андрей Казиев. – Экспериментальная часть работы концептуально разделена между двумя конфигурациями разрядной системы: квадрупольной, в которой разряд формируется между электродами, помещенными в магнитное поле антипробкотрона, и более классической – планарной. В обоих устройствах проведем анализ влияния на характеристики разряда величины и конфигурации магнитного поля, как одного из главных внешних факторов».
Также в рамках проекта будет проведено теоретическое рассмотрение и численное моделирование параметров плазмы в разрядах такого типа, на основе моделей ионизационного равновесия.
Что даст исследование? Ожидаемые результаты можно будет использовать для разработки и создания устройств коммутации больших токов для электросетей постоянного напряжения, технологий плазмохимического травления без использования высокочастотных разрядов, а также новых электроракетных двигателей и инжекторов плазменных ускорителей.
Изучаем свойства бора для ИТЭР
Строительство Международного экспериментального термоядерного реактора (ITER) во Франции продолжается, управляемый термоядерный синтез остается мечтой тысяч физиков во всем мире. МИФИ, как известно, также принимает участие в этом грандиозном проекте, в частности у нас исследуются материалы, которые могут быть использованы для первой стенки токамака.
При проектировании ИТЭР первую стенку решили делать из бериллия, однако недавно руководство международного токамака ИТЭР приняло решение отказаться от использования бериллия для облицовки стенки реактора и заменить его на вольфрам, он менее токсичный.
«Возникла потребность найти нужные покрытия для вольфрама, сейчас в основном рассматриваются покрытия на основе бора (эта процедура называется боронизация). Ряд физических свойств бора, которые необходимы для предсказания поведения установки, не до конца изучен. Несмотря на то, что боронизацию применяют с начала 1980-х годов и она хорошо себя зарекомендовала, остается целый ряд фундаментальных физических вопросов и технологических вопросов, на которые ответы еще не получены, так как нет еще данных по ним», – рассказывает Степан Крат, к.ф.-м.н., старший научный сотрудник лаборатории «Физико-химические процессы в стенках термоядерных установок» Института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ, заведующий научно-исследовательской лабораторией «Литиевые технологии обращённых к плазме элементов» кафедры физики плазмы (№21). Его научная группа получила грант РНФ на проект «Физические основы технологии применения бора в термоядерных установках для контроля взаимодействия плазмы с поверхностью» и в ближайшие три года будет заниматься изучением свойств бора и продуктов на основе бора (пленок, полученных путем плазменного распыления, а также смеси бора с вольфрамом).
«Эти экспериментальные работы будут проводиться на установках нашей кафедры физики плазмы», – отмечает Степан.
Новый сканер для онкомаркеров
Борьба с онкозаболеваниями – одно из ключевых направлений современной медицины. Злокачественные образования остаются в числе из главных причин смертности в РФ, и их своевременная диагностика – важнейшая задача. Поздняя диагностика рака в сложных клинических ситуациях часто связана с несовершенством базовых клинических тестов и подходов к молекулярному анализу опухолей, а значит – нужны новые приборы и системы.
Группа научного сотрудника лаборатории нанобиоинженерии НИЯУ МИФИ Марии Барышниковой выиграла грант на создание «Универсальная нанофотонная система для высокоточного серологического фенотипирования рака (Нано-Фотон). В проекте Нано-Фотон будет создан прототип многофункционального сканера, оптимизированного для многопараметрической детекции оптических сигналов от наносенсоров, селективно детектирующих серологические онкомаркеры рака молочной железы, предварительно позиционированных с помощью магнитных микроструктур, конъюгированных с распознающими онкомаркеры антителами.
«Нано-Фотон позволит не только повысить чувствительность и специфичность диагностики, но и предложить внедрение создаваемого прибора в инфраструктуру клинических лабораторий для своевременного выбора персонализированной стратегии лечения пациентов. Создаваемая платформа универсальна и сможет быть адаптирована к диагностике других нозологических форм злокачественных новообразований», – подчеркнул руководитель Научного центра Нано-Фотон, профессор, д.х.н., Игорь Набиев. – Для достижения нового уровня чувствительности и специфичности количественной многопараметрической детекции онкомаркеров проект Нано-Фотон будет сочетать в себе достижения нанофотоники, физики, химии, нанотехнологий и инженерии».
Проект получил высокую научную экспертную оценку РОНЦ им. Блохина, а также высокую оценку потенциала его внедрения в связи с поддержкой АО «Генериум», выступившего в роли квалифицированного заказчика работы. Особенно приятно отметить, что проект стал логичным продолжением и частью уже выполняемых в Центре Нано-Фотон двух других проектов РНФ этого года: «Гибридные полиэлектролитные капсулы для адресной иммунотерапии злокачественных опухолей человека (КАПКАН)» и «Плазмонные и экситонные оптические квантовые сенсоры для высокочувствительной многопараметрической диагностики злокачественных новообразований (ОнкоСЕНС)».
