Победитель «Лидеров России» проведет первые в мире исследования по созданию новых химических сенсоров для сверхточной диагностики заболеваний

Победитель четвертого сезона конкурса управленцев «Лидеры России» – флагманского проекта президентской платформы «Россия – страна возможностей» – Юрий Марфин из Иваново приступил к фундаментальным научным исследованиям, направленным на получение новых химических сенсоров. Решение этой задачи позволит быстрее и точнее определять содержание веществ даже в самых малых количествах, что востребовано во многих практических сферах, в том числе медицине, биологии и промышленности.

Российские ученые приступили к фундаментальным научным исследованиям по созданию новых химических сенсоров, построенных на принципе управления связыванием молекул. Полученные разработки будут использованы для решения целого спектра практических задач, требующих быстрого и точного определения содержания различных соединений. Например, при проведении анализов в медицине или для контроля концентрации вредных веществ в промышленности.

Об этом сообщил победитель четвертого сезона конкурса управленцев «Лидеры России» –руководитель проекта,проректор по науке и инновациям Ивановского государственного химико-технологического университета Юрий Марфин из Иваново (трек «Наука»). «Мы работаем с химическими оптическими сенсорами, а именно, бордипирриновыми люминофорами (BODIPY). Эти соединения отличает два важных фактора. Во-первых, они ярко окрашены и могут флуоресцировать, то есть сами испускают свет. Во-вторых, их структуру очень удобно настраивать под конкретные применения, в том числе для решения задач оптической сенсорики и терапии патологических состояний», – уточнил он.

В медицине оптические сенсоры востребованы не только для проведения анализов биологических жидкостей – крови, мочи, слюны: «Они могут использоваться и внутри организма. Например, когда стоит задача выделить точки локализации раковых клеток, – пояснил ученый. – А вообще область применения оптических сенсоров может быть любой, где нужно точно, качественно и быстро определить какое-либо вещество. Например, в цеху, где происходит синтез химических соединений и нужно контролировать предельно допустимую концентрацию вредных веществ».

Оптические сенсоры одни из самых перспективных, потому что позволяют достичь очень высокой точности. Механизм их действия состоит в следующем: «Сенсор начинает работать, когда происходят направленные изменения в его структуре под действием внешних факторов, например, за счет химического связывания с анализируемым веществом, что приводит к появлению или исчезновению свечения сенсора. Проблема в том, что сенсоры, которые работают по принципу химического взаимодействия, не отличаются высокой избирательностью, и кроме целевого анализируемого вещества могут взаимодействовать с другими молекулами. Такая ситуация не подходит для сложных биологических систем: будет большое число ложных срабатываний сенсора. Поэтому необходимо придумывать более изобретательные способы их работы».

Он подчеркнул, что его работа носит фундаментальный характер и заключается в том, чтобы изобретать такие механизмы: «Мы в меньшей степени занимаемся получением какого-либо конкретного сенсора. Моя главная задача – предложить новый механизм работы сенсоров, который повысит их точность и расширит возможности применения. Далее такой механизм или механизмы можно будет использовать при конструировании конкретных молекул под разные применения. Например, для более раннего определения болезни Альцгеймера, онкологических заболеваний или патологий, связанных с кровеносной системой».

Юрий Марфин сообщил, что сегодня уже существуют и применяются на практике оптические сенсоры, работающие по принципу ассоциации, или агрегации. «Это явление, когда две молекулы сенсора буквально слипаются, вызывая изменение окраски. Раньше это считалось мешающим фактором, так как ухудшало свойства сенсоров. Сейчас мы понимаем, что данным эффектом можно управлять, направленно вызывая или подавляя ассоциацию, – пояснил он. – Наша новая идея, и пока она единственная в мире, заключается в том, чтобы буквально собирать сенсорные системы сначала на границе раздела фаз – растворитель и воздух, а затем переносить их на любые удобные подложки. Это позволит очень точно настраивать сенсорный отклик. Такие сенсоры будут более удобными в использовании, еще более точными и более селективными, то есть смогут выборочно реагировать на содержание анализируемого вещества».

Конструированием сенсоров на основе BODIPY во всем мире занимается только победитель конкурса «Лидеры России» Юрий Марфин с коллегами из Института физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина. В команде проекта – семь химиков, специализирующиеся на органическом синтезе, вычислительной химии и физической химии.

Лаборатория Юрия Марфина занимается темой новых сенсоров уже более десяти лет. Летом 2022 года проект получил поддержку Российского научного фонда в размере 18 млн рублей. Первые итоги работы ученые планируют подвести в течение ближайших трех лет.

В четвертом сезоне конкурса управленцев «Лидеры России» на участие в треке «Наука» было подано более шести тысяч заявок со всей страны: 33 человека стали победителями трека, 18 вышли в суперфинал, девять из них в мае 2022 года вошли в число победителей конкурса.

Информационная справка:

Автономная некоммерческая организация (АНО) «Россия – страна возможностей» была создана по инициативе Президента РФ Владимира Путина. Ключевые цели организации: создание условий для повышения социальной мобильности, обеспечения личностной и профессиональной самореализации граждан, а также создание эффективных социальных лифтов в России. Наблюдательный совет АНО «Россия – страна возможностей» возглавляет Президент РФ Владимир Путин.

За 4 года работы платформы участниками её проектов стали более 15 миллионов человек из всех регионов России и 150 стран мира, а партнерами – более 1500 компаний, вузов, государственных и общественных организаций.

АНО «Россия – страна возможностей» развивает одноименную платформу, объединяющую 26 проектов: конкурс управленцев «Лидеры России», клуб Лидеров России «Эльбрус», всероссийская олимпиада студентов «Я – профессионал», всероссийский студенческий конкурс «Твой Ход», всероссийский конкурс «Большая перемена», всероссийский проект «Время карьеры», проект «ТопБЛОГ», проект «Культурный код», фестиваль «Российская студенческая весна», всероссийский конкурс «Мастера гостеприимства», «Цифровой прорыв. Сезон: искусственный интеллект», всероссийский профессиональный конкурс «Флагманы образования», всероссийский конкурс «Лучший социальный проект года», чемпионаты по профессиональному мастерству среди инвалидов и лиц с ограниченными возможностями здоровья «Абилимпикс», конкурс «Экософия», Российская национальная премия «Студент года», движение Ворлдскиллс Россия, благотворительный проект «Мечтай со мной», конкурс «Моя страна – моя Россия», международный инженерный чемпионат «CASE-IN», «Национальная технологическая олимпиада», платформа «Другое дело», Международный строительный чемпионат, проект «Начни игру», программа поощрительных поездок «Больше, чем путешествие», в т.ч. проект «Больше, чем работа», а также конкурс «Пишем будущее» для школьников и студентов ДНР и ЛНР.

В рамках деятельности АНО «Россия – страна возможностей» в феврале 2019 года создан образовательный центр – Мастерская управления «Сенеж». Обучение в нем проходят участники проектов и конкурсов платформы, активная молодежь, а также управленцы и государственные служащие. Мастерская выступает площадкой для проведения различных образовательных и молодежных форумов, в том числе форума «Территория смыслов».

В рамках АНО «Россия – страна возможностей» в августе 2020 года создан департамент оценки и методологии. Его задачами являются разработка и внедрение собственных инструментов оценки управленческих и деловых компетенций во все конкурсы и проекты платформы «Россия – страна возможностей» и партнеров, создание и поддержка центров компетенций в университетах, проведение оценки, организация обучения и подготовки кадров для деятельности центров компетенций. В вузах в 25 регионах страны создано более 50 центров оценки и развития надпрофессиональных компетенций студентов.