Молодые ученые обсудили в НИЯУ МИФИ современные проблемы физики и технологий

В школе-конференции приняли участие около 300 молодых ученых из российских и зарубежных вузов, в том числе 120 из НИЯУ МИФИ. Основная цель проведения школы-конференции – привлечение в университет талантливой молодежи, занимающейся научными исследованиями в области лазерной и ядерной физики.

«В дни работы школы мы устраивали лекции известных российских и зарубежных ученых, преподающих в НИЯУ МИФИ, знакомили молодежь с интересными направлениями научных исследований, чтобы студенты, приезжающие к нам из других вузов, захотели учиться в нашей магистратуре», — рассказала директор Инженерно-физического института биомедицины НИЯУ МИФИ Ирина Завестовская.

Исследования, представленные в рамках форума, тематически соответствовали направлениям работы основных научных институтов, входящих в состав НИЯУ МИФИ. Это ядерная физика и технологии, лазерная физика и физика плазмы, инженерно-физические технологии для биомедицины, интеллектуальные и кибернетические системы, электроника и нанотехнологии, отметила Ирина Завестовская.

Во время проведения конференции мы пообщались с некоторыми докладчиками и задали вопросы, основываясь на их выступлениях.

Профессор университета Маккуори (Австралия) и НИЯУ МИФИ Андрей Звягин рассказал о разработке в сфере «cancer nanotechnology».

-- Почему Вы решили использовать нанотехнологии для лечения рака?

-- Использование нанотехнологий для лечения рака дает дополнительные преимущества по доставке онкопрепаратов, также это позволяет существенно снизить побочные эффекты, связанные с накоплением онкопрепаратов в здоровых клетках, тканях и отравления всего организма. Наночастицы в этом плане очень эффективны: они действительно позволяют от этого избавиться. Как я уже говорил, они могут служить более эффективными средствами доставки. Это значит, что их можно нагрузить гораздо большим количеством «терапевтического карго», как мы это называем, и доставить его. В свете новых веяний в онкотерапии, подобного типа переносчики, «транспортные средства» оказываются весьма эффективны. Также их можно хорошо визуализировать в отличие от молекул из-за того, что инженерия наночастиц находится на довольно высоком уровне. Именно поэтому мы в состоянии удовлетворить самым взыскательным требованиям, которые нам могут предъявить и предложить клиницисты.

-- Можно ли использовать нанотехнологии для выявления рака на ранних стадиях?

-- Нанотехнологии можно использовать как аналитическое средство. Это уже делается, например, секвенирование генома, благодаря чему можно обнаружить склонность к образованию опухоли. Можно делать малоинвазивный мониторинг. В процедуре используются частицы, которые являются плавающими диагностическими платформами. Процедура состоит из небольшого забора крови, проанализировать результаты которого можно очень быстро, такой экспресс-тест, который может сообщить, что у человека есть проблемы. Это используется как аналитическое средство. Как средство для ранней диагностики нанотехнологии точно можно использовать, но весь вопрос в экономике: насколько это целесообразно и насколько люди готовы проходить эту процедуру, например, делать ежегодные «скрининги» или другую диагностику.

-- Какие существуют предостережения использования нанотехнологий для лечения рака?

-- Останавливает, в первую очередь, стоимость. Это новая вещь, поэтому она дорогая. Если говорить об очень широком применении, то нужно более пристально отслеживать токсичность, связанную с накоплением, прежде всего, в печени и селезенке. Эти органы являются фильтрами чужеродного материала, включая наночастицы, что приводит к его накоплению в этих органах. Если нетоксичность наноматериалов для этих органов хорошо изучена и правильным образом отслеживается, то особых проблем здесь я не вижу. Однако, используя даже такие биоинертные наночастицы, как нанозолото, нужно иметь в виду, что оно нерастворимо и склонно накапливаться, например, в печени, в течение длительного периода, измеряемого месяцами. Поскольку мы не можем предсказать последствий такого долгого времени нахождения нерастворимого наноматериала в организме, это настораживает. В стремительно развивающейся научной отрасли онконанотехнологии все большее признание получает следующий подход к инженерии наноматериалов: наноматериал должен выйти из организма, выполнив свою целевую задачу, например, растворившись в биологической среде. Мы над этим работаем, в том числе с научным коллективом ИФИБ. Я надеюсь рассказать о разработках в этом направлении на следующей школе-конференции.

– Как Вы думаете, сколько понадобится времени, чтобы провести тестирование препарата на человеке?

– Вопрос хороший, но для нас он болезненный и напряженный, потому что цикл испытания от научной разработки и до его серийного производства: предклиническое испытание на животных, а потом еще и клиническое испытание проходят в четыре фазы. Это долгий процесс. Если все-все хорошо, даже идеально пойдет – это десять лет. Однако, как известно, большая часть подобных фармацевтических разработок не доживает до этого счастливого десятилетнего рубежа, что-то оказывается в них не так: либо эффективность, либо экономическая непривлекательность, либо они оказываются токсичными. Главное правило сейчас – не навреди. Конечно, эффективность средства имеет большое значение, но «не навреди» – в данном случае первостепенное правило. Десять лет – то количество времени, которое я могу заявить. Сейчас мы прошли предклиническую фазу в тестировании наноматериалов, имеющих шансы на регистрацию в качестве фармпрепаратов, но если мы захотим хоть что-то в наших частицах изменить, то нам придется проходить весь этот путь заново. Я надеюсь, что через десять лет мы увидимся, и я смогу представить результат.

Сотрудник научно-исследовательской лаборатории молекулярно-лучевой эпитаксии и нанолитографии Юрий Сибирмовский подробнее рассказал о теме своего доклада и о том, чем будут отличаться квантовые компьютеры от обычных.

- В чем уникальность вашего доклада?

– Мой доклад посвящен теме моей будущей диссертации. Большой объем работ проделан нашей группой в области создания и исследования колец арсенида галлия. Это наноструктуры, которые похожи на квантовые точки, но при этом имеют центральные отверстия, благодаря чему в них возникают особые свойства в магнитном поле и некоторые другие электронные оптические свойства тоже отличаются от свойств квантовых точек. Такие объекты можно будет использовать в оптоэлектронике для создания фотодетекторов или солнечных батарей и в более «экзотических» применениях, таких, как квантовые компьютеры.

– Как получаются такие кольца?

– Существует метод капельной эпитаксии, это как обычная молекулярно-лучевая эпитаксия, когда мы в высоком вакууме осаждаем на подложку различные вещества и получаем кристаллические слои. Однако, отличие в том, что в данном случае мы попеременно осаждаем, например, галлий и мышьяк: галлий образует наноразмерные капельки на поверхности после чего мы отжигаем образец в потоке мышьяка и различные процессы приводят к тому, что формируются наноструктуры сложной формы: это могут быть кольца, это даже могут быть двойные концентрические кольца, это могут быть парные квантовые точки и многие другие объекты. Моя работа была посвящена тому, чтобы выявить механизмы формирования этих структур, узнать, как условия роста влияют на их форму, размер и другие параметры и исследовать их оптические и электронные свойства для того, чтобы в будущем можно было использовать их для приборных применений.

– В чем преимущества квантового компьютера по сравнению с обычным компьютером?