«Каждый ученый — это личность». Интервью с химиком Артуром Вашуриным

Почему ученые уделяют большое внимание материалам на основе платиновых металлов? Какие исследования проходят в нашей стране? Есть ли прорывные технологии и что они собой представляют? Об этом рассказывает Артур Сергеевич Вашурин, доктор химических наук, заведующий научно-технологическим центром по изучению благородных металлов и созданию материалов на их основе Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН.

— Вы возглавляете Платиновый центр в Институте общей и неорганической химии. Означает ли это, что тут повсюду платина?

— И да, и нет. На самом деле «Платиновый центр» — сокращенное название нашего подразделения. Полностью оно называется «Центр по изучению благородных металлов и создания материалов на их основе». Конечно, основные химические компоненты тех соединений, с которыми мы работаем, — металлы платиновой группы, а также другие металлы, например золото.

— Значит, здесь не только платина, но и золото?

— Слиток золота или платины сложно увидеть в нашей лаборатории. Но вы можете видеть соединения или их растворы, содержащие в себе эти металлы.

Наши исследования построены на таких базовых столпах, как неорганическая и координационная химия (это то, что развивается в ИОНХ с самого начала его основания), а также на классической органической химии, химии элементорганических соединений. Химия многообразна и широка, все ее разделы переплетены между собой. Если еще буквально 100 лет назад четко понимали, где границы между этими разделами химии, то сейчас все передовые исследования находятся на стыке и химической науки, и математики, и физики, и биологии. Все это работает вместе, создавая новые материалы и технологии. Мы все хотим долго и счастливо жить. А что такое долгая жизнь? Это здоровье, а здоровье — это медицинская  и фармацевтическая области химии, работающие вместе с биологией и медициной.

— Какую роль здесь играют платина и соединения на ее основе?

— Я бы хотел начать с того, что медицинская и фармацевтическая химия — крупные области органической химии. Но на самом деле ведущую роль здесь играет неорганическая химия, потому что очень большой пласт соединений, служащих компонентами, например, лекарственных препаратов, — соединения координационные, а они должны содержать в себе металлы. Металлы — часть неорганической химии, а платиновые металлы — примеры, на основе которых могут быть построены лекарства. Широко известно лекарство для работы с онкологическими заболеваниями «Цисплатин». Это химиопрепарат на основе комплекса платины. Сейчас он уходит на второй план, потому что кроме полезных свойств обладает рядом негативных. Но ему на смену приходят другие препараты, например «Карбоплатин», или другие, более сложные соединения, которые содержат в себе платину или соединения иридия.

— Почему присутствие таких соединений в лекарственном препарате может оказывать лечебное действие?

— Здесь, наверное, действует симбиоз химической, физической и биологической наук. Металл, входящий в состав того или иного препарата, например платина, проявляет определенные химические свойства. Он может присоединять к себе, координировать функциональные группы, входящие в состав более крупных молекул. Но мы должны понимать, что важна не просто возможность присоединения того или иного функционального фрагмента. Здесь ключевой момент — построение определенной структуры молекулы и сохранение ее свойств или, наоборот, создание таких свойств за счет взаимодействия между молекулами. Важно, что при построении самого химического соединения и материалов на его основе мы видим, какая структура образуется. В химии мы знаем множество таких примеров, где структура определяет очень многое. Например, в состав ряда лекарственных препаратов входят соединения, которые могут образовывать изомеры, особенно в случае препаратов для лечения орфанных заболеваний. Стоимость такого препарата может достигать космических цифр, хотя, казалось бы, там все очень просто.

— Наверное, потому что там золото или платина?

— Там может не быть ни золота, ни платины, но препарат будет стоить дорого. Причина не в высокой стоимости синтеза промежуточных соединений, а в сложности получения конечного продукта. Необходимость выделения конечной чистой формы вещества, обладающей нужным составом и структурой, обусловливает высокую себестоимость производства. Основная цена препарата вкладывается в работу химика, который проведет множество манипуляций для синтеза и выделения молекулы из смеси получающихся веществ.

— Вы утверждаете, что соединения и материалы на основе платины стратегически важны и что они обеспечат суверенитет России. Почему?

— Дело в том, что мы привыкли думать, будто платина, золото и другие благородные металлы — что-то дорогое и драгоценное в плане ювелирных изделий. Можно сделать красивые серьги, кольцо. Но химики научились из этих металлов получать различные материалы или сплавы. Тот, кто владеет технологией переработки этого металла, владеет стратегической инициативой. Наличие руды важно для страны в целом, это обеспечение ресурсной базы. Но здесь важна не сама руда, а то, что мы из этой руды можем выделить металл, например платину, иридий или палладий, а дальше, сделав второй или третий передел, произвести из металла уже какой-то материал. Что такое палладий? Это катализаторы. Ни один химический процесс не обходится без катализа. Даже транспорт, самое элементарное, с чем мы сталкиваемся каждый день. Какое количество машин ездит по дорогам, какое количество выхлопных газов они выделяют?

— У вас под окном Ленинский проспект, и понятно, что этого очень много.

— С точки зрения принятых концепций снижения химической и антропогенной нагрузки на нашу природу мы должны выделять вещества в менее вредной форме. И здесь важны палладиевые катализаторы, например для дожига всех газов, которые выделяются в ходе работы двигателей.

— Если установить в двигатель автобуса такой каталитический фильтр, он будет выделять меньше ядовитых газов?

— А они уже установлены! Во всех современных автомобилях есть каталитические фильтры, но нужно понимать, что палладия там микроколичества, но даже их хватает, чтобы запустить химические процессы, которые позволят делать выхлоп автомобиля более безопасным и менее вредным.

— Вы делаете такие разработки?

— В нашей лаборатории разрабатываются материалы для катализа, но мы специализируемся в другой сфере. Мы готовим материалы, чтобы катализировать тонкие процессы, например сочетание серосодержащих соединений. Для чего это важно? Здесь два ключевых направления. Первое большое направление: нам нужно получать, например, различные нефтепродукты, очищенные от серы. Вариантов много, один из них — получение с помощью наших катализаторов и запуск определенных процессов, приводящих к тому, что атомы серы связываются между собой и выпадают в осадок в виде полезных соединений. Там требуется дополнительный процесс фильтрования. Для промышленности лучше, конечно, все переводить в газовую фазу. Но, с другой стороны, мы имеем возможность отфильтровывать вещества, которые могут быть применены далее. Это еще одно направление, где можно работать. А второе направление — то, с чего мы начали разговор: нам интересны те реакции, которые идут в биологических средах, в живых системах. Одно из таких направлений — получение тиурама с помощью материалов, проявляющих каталитические свойства.

— Что такое тиурам Е?

 — Это тетраэтилтиурамдисульфид. Он широко используется как ускоритель вулканизации каучука. В медицинской практике мы знаем его как компонент препарата, который помогает людям, страдающим, например, алкогольной зависимостью. Препарат уже выпускается.

— Какие у вас еще есть разработки?

— Мы участники большого проекта, который ведут сразу три научные организации: Институт общей и неорганической химии в консорциуме с Институтом физической химии и электрохимии РАН, а также с Кольским научным центром. Наша лаборатория выполняет часть проекта, связанную с разработкой технологии глубокого извлечения металлов платиновой группы из редкометалльного сырья. Это стратегическая задача. Дело в том, что после переработки руды накапливается большое количество промышленных отходов, содержащих платину, палладий, иридий и т.д., а также какое-то количество уже отработавших электролитных систем. Переработка имеющегося металла с использованием современных подходов становится экономически выгодной только при условии его накопления в большом количестве. В противном случае это нецелесообразно. У нас родилась идея: если взять те же растворные системы, содержащие платину, палладий, рутений, и применить разработанные у нас в лаборатории сорбенты, то можно извлекать их из этих растворов и сразу же получать какой-то материал.

— Вы уже попробовали это сделать?

— У нас уже получен определенный научный задел в этом вопросе. Аспирантка нашей лаборатории Светлана Сергеевна Тонкова получила сорбент на основе металлоорганической каркасной структуры. Это слово сейчас на слуху: недавно за развитие металлоорганических каркасных структур была присуждена Нобелевская премия. С.С. Тонкова попробовала этот материал как катализатор сразу же после того, как адсорбировала из раствора рутений. Пока результат средний, есть к чему стремиться, но важен сам факт того, что этот подход может очень хорошо работать. Сделан определенный шаг к тому, чтобы работать с тем сырьем, которое раньше считалось экономически неэффективным. Металлурги говорят, что теперь им интересно перерабатывать руду, даже если в ней всего 2 г металла на 1 т руды.

— Как же их можно оттуда вытащить?

— На самом деле технологии переработки хорошо освоены. Вместо того чтобы разбирать всю тонну руды, ее перемалывают, затем проводят определенные процедуры, в результате которых получают чистый металл. Но наша технология позволяет работать с тем остаточным металлом, который в ходе этих всех процессов пошел в отвал. Сейчас стала проблемой переработка золотосодержащих «хвостов». Содержание металла там крайне мало, а существующие технологии в какой-то момент перестают работать. Образно говоря, они перестают быть чувствительными к остаточному металлу. И в этом случае разрабатываемые в нашем центре материалы могут стать решением задачи.

— Раньше это все выбрасывалось?

— Это все годами складируется, образуя хвостохранилища. Сейчас сотрудник нашей лаборатории доктор химических наук Иван Владимирович Смольянинов получил ряд интересных комплексов, отработал реакции, позволяющие получать эти комплексы. Когда золото извлекают из отработанного модельного раствора, даже если там очень низкая концентрация, сразу же образуется промежуточное соединение, которое в дальнейшем может быть использовано. Его комплексы золота могут быть применены как некоторые компоненты для препаратов, связанные с нейропротекторными, антибактериальными и противоопухолевыми свойствами. Сейчас он получил грант РНФ по этой теме.

— Какие еще задачи вам хотелось бы решить?

— У нас есть некоторые интересные задачи от индустриальных партнеров. Мы с коллегами уже начали эту работу, но сейчас наша цель — связать фундаментальные исследования, которыми очень богата наша страна и конкретно Институт общей и неорганической химии, с индустриальными задачами. В ИОНХ таких проектов очень много, но я могу говорить только о тех, что ведутся в нашем Платиновом центре. Мы понимаем, что страна сейчас ждет от науки конкретных прорывов, которые сделают нашу жизнь лучше…

— …и менее зависимой от чужих технологий.

— В том числе и это, потому что мы должны понимать: тот, кто владеет технологией, ресурсом, и становится стратегическим лидером. Этот ресурс — платиновые металлы, материалы на их основе и технологии их получения и переработки — важен с точки зрения как безопасности страны, так и экономической эффективности. Мы ориентируемся на это и пытаемся переложить наши фундаментальные разработки на реальные технологические приложения. Мы плотно работаем с индустриальными партнерами, а также с другими подразделениями ИОНХ, занимающимися химической инженерией. Здесь очень важно привлечение «свежей крови», поэтому в нашей лаборатории очень много студентов. И те сотрудники, которые работают уже давно, черпают идеи от студентов, так же как и студенты от них.

У студентов очень много идей. Некоторые из них кажутся невыполнимыми. Но проходит несколько лет, и уже эта идея реальная, вполне живая. Вы же знаете, что многие современные технологические открытия сначала родились на уровне студенческой задумки, которую маститые профессора даже не поддержали. Сейчас в России пользуются поддержкой технологические стартапы, где активно работают студенты. Мы сотрудничаем с МГУ, с факультетом химии НИУ ВШЭ. Там студенты мотивированные, они уже прошли отбор, когда поступали в университет. А мы берем студентов сразу с первого курса, чтобы к выходу на диплом это был фактически готовый сотрудник. Эта политика ИОНХ дает очень хороший результат: ты готовишь студента сам и потом не можешь предъявить никому претензий по поводу плохой подготовки. Здесь крайне важно не зажимать эти идеи. Конечно, разумные ограничения должны быть, потому что идея должна иметь ресурс для воплощения. Если мы понимаем, что студент чем-то увлечен, мы даем ему реализовать эту идею.

— Не подрезаете ему крылья?

— Ни в коем случае. Когда студенты приходят к нам заниматься наукой, я беседую с каждым. И мой первый вопрос таков: «А чем бы вы хотели заниматься? Какие у вас есть идеи?» Если студент говорит: «Буду делать что скажете», — мы уже смотрим немного настороженно, потому что каждый ученый — личность, у него должен быть свой полет фантазии, он должен куда-то стремиться. Недавно студент сказал: «Я бы хотел изобрести материал, который поможет построить космическую станцию, чтобы исследовать дальний космос». Говорю ему: «Хорошая идея, но как будем реализовывать?» Он пока не знает как. Но человек уже чего-то хочет. Понятно, что в процессе работы многое может меняться. Главное — не превращать студентов в лаборантов. Это неправильно — работать по принципу «Помой пока посуду, а позже мы тебя пристроим». Я приверженец того, что со студентами нужно много работать, чтобы та искра, которая горит у них в глазах, не погасла.

— Наверное, вы не так давно тоже были таким студентом с горящими глазами?

— Вы правы. Хотя студентом первого курса я был больше 20 лет назад. Конечно, мировоззрение в некоторых вопросах уже поменялось. Но если говорить лично обо мне, то — да, мне сразу повезло, я попал в среду, где поддерживали, но при этом предъявляли очень высокие требования. Я учился в Ивановском химико-технологическом университете и работал в известной научной школе химиков-макроциклистов, которую возглавлял академик Оскар Иосифович Койфман. Я сразу понял, что меня поддержат, но я должен трудиться, иначе ничего не получится. Когда я пришел работать в ИОНХ и мне поручили возглавить Платиновый центр, я узнал, что у меня за спиной стоит огромная история института, которой я не могу не соответствовать. Планка поднята так высоко, что опустить ее просто нельзя. ИОНХ был образован путем объединения трех организаций, в том числе Платинового института (Институт по изучению платины и других благородных металлов), который возглавлял Лев Александрович Чугаев. Когда перед тобой такие ученые, как М.В. Ломоносов, Л.А. Чугаев и Н.С. Курнаков, понимаешь, какая это ответственность. Такую же планку надо ставить студентам, которые к нам приходят.

— Есть ли какие-то идеи у ваших студентов, которые удалось воплотить?

— Да. У нас работает сотрудник, который, будучи студентом, предложил получать определенные соединения, наносить их на подложку из оксида кремния и создавать каталитические материалы. Эта идея реализована, материал создан, получен патент. Мы апробировали этот материал в реакциях сочетания серосодержащих соединений. Он очень хорошо работает, обладает высокой эффективностью. Мы надеемся, что нам удастся довести его до товарного продукта и предложить на рынке.

Интервью проведено при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ