Беседа с Константином Юрьевичем Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.
– Константин Юрьевич, вы не только заместитель директора, но и сотрудник лаборатории в этом институте. Что это за лаборатория?
– Основной мой интерес связан с биомедицинским направлением, которое очень актуально в нашем институте. Речь идет, в первую очередь, о так называемых социально значимых заболеваниях, которые играют негативную роль в жизни людей и общества в целом. Мы химики, мы создаем новые вещества, которые должны быть связаны с потребностями общества. Мы ориентируемся на потребность борьбы с онкологическими заболеваниями. Это сейчас задача номер один для всей страны.
– Знаю, вы решаете эту проблему с помощью химии бора. Почему именно бор?
– Я пришел в химию бора из химии обычных комплексных соединений. Мой первый учитель в этом направлении – Наталья Александровна Вотинова, с которой мы работали в одной комнате, но я работал по другой тематике: синтезировал комплексные соединения редкоземельных элементов. Она в это время со своими студентами занималась как раз химией кластерных соединений бора. Это было в Московском институте тонкой химической технологии в 1992 году. И вот, по мере знакомства с их работой, слушая ее беседы со студентами, мне стало понятно, что это именно та область науки, о которой я мечтал.
Мы проработали два года, я научился очень многому в экспериментальном смысле, и в какой-то момент, когда Наталья Александровна поняла, что наши ресурсы уже исчерпаны, она привела меня к своему, а теперь и моему учителю, академику Николаю Тимофеевичу Кузнецову, и сказала: «Забирайте его в ИОНХ». Так 1993 году я попал в Институт общей и неорганической химии Российской академии наук.
Я оказался в лаборатории энергоемких веществ и материалов, в очень хорошем, дружном коллективе, который создал Николай Тимофеевич. Сейчас наша лаборатория сменила название, существенно вырос и изменился ее научный коллектив, расширилось число тематик. Работать в нашем отличном коллективе вместе с моими коллегами всегда было интересно. Никогда не жалел о своем выборе.
Чем мне понравился бор? Тем, что он похож – и не похож на многие другие соединения. Мы все прекрасно знаем, что существует большое количество соединений углерода. Почему они существуют? Потому что углерод способен образовывать цепи, циклы насыщенные и ненасыщенные и так далее. Из этих структурных фрагментов формируются миллионы органических соединений, которые нас окружают.
А вот бор, в отличие от углерода, «пошел» другим путем. Бор не образует циклы, бор образует кластеры, замкнутые полиэдрические структуры. Один из таких примеров –икосаэдрический кластер бора из двенадцати атомов, который является основным структурным фрагментом многих других соединений бора. Мы в своей работе, помимо этого кластера, занимаемся химией других подобных структур, и наша задача – изучить очень интересную реакционную способность подобных соединений. Она связана с их пространственной ароматичностью. Существуют так называемые пространственно-ароматические структуры, где происходит замещение атомов водорода. Там атомы водорода соединены с атомом бора и находятся вне этого икосаэдра. Эти атомы водорода можно в определенном порядке с определенными закономерностями замещать на другие функциональные группы. И вот когда мы присоединяем такую функциональную группу, то получаем соединение с новыми уникальными особенностями.
– Откуда возник интерес к лечению онкологических заболеваний?
– Эта методика была впервые описана в литературе еще в 1930-е годы, практически сразу после открытия о том, что можно попытаться доставить изотоп бора-10 прямо в опухоль. Если это удалось бы сделать в тот момент, произошла бы ядерная реакция, и выделились частицы изотопа лития-7 и альфа-частицы, у которых очень высокая линейная потеря энергии. То есть они недалеко могут «улететь» в достаточно плотной среде живого организма. Недалеко – это в пределах одного-двух клеточных диаметров. Таким образом, нейтронозахватная терапия, о которой я сейчас и сказал, в частности бор-нейтронозахватная терапия – это единственный метод, который в теории позволяет разрушать только раковые клетки, не затрагивая здоровые. Но нерешенная до сих пор задача одна – как доставить бор только в опухоль, чтобы он не накапливался в нормальных клетках?
В настоящий момент существует в мире два соединения, которые для этого используются. Одно соединение с единичным атомом бора – борированный фенилаланин – аминокислота, а другое – это тиольное производное кластера В12Н122-, так называемый боркаптат, или BSH. Оба этих соединения используются для нейтронозахватной терапии. Эти методики не широко, но все-таки достаточно плотно изучаются, разрабатываются и модернизируются в Японии, в Германии, в Соединенных Штатах Америки, в Финляндии и Нидерландах. Сейчас медики из КНР пытаются развивать у себя этот метод.
– А у нас?
– К сожалению, в связи с существующей радиофобией, разрушились те связи, которые в этом направлении были заложены в нашей стране ещё во времена Советского Союза. В частности, мы этот метод развивали в свое время с использованием реактора Курчатовского института. Сейчас, как известно, реактор там остановлен, и такие эксперименты проводить невозможно. Новых реакторов, на которых можно было бы это делать такие эксперименты, пока в нашей стране нет.
В Новосибирске в Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера ведутся работы по модернизации и созданию генераторов нейтронов. Когда их установка будет доведена до коммерческого использования, тогда в нашей стране нейтронозахватная терапия, несомненно, получит новый этап развития. Но все равно без новых борсодержащих химических веществ добиться высоких результатов нельзя. Дело в том, что те соединения, о которых я вам упомянул, не лишены ряда недостатков. Они как раз не способны избирательно накапливаться только в раковых клетках. Их всегда много в коже, в прилежащих тканях, и всё это надо как-то преодолеть.
– Вы пытаетесь преодолеть эту проблему?
– Да, мы пытаемся модернизировать соединения бора, создать новые аналоги, использовать знания, которые получают химики в области биоорганической биохимии, и объединить всё это для того, чтобы получились производные, которые накапливаются исключительно в опухолевых клетках. У нас есть определенные достижения. Создано несколько соединений, которые существенно лучше уже известных. Теперь мы ждем, когда в нашей стране появится возможность эти идеи воплотить и провести медико-биологические эксперименты. Предпосылки есть, и очень реальные. Может быть, в Москве в одном из крупных медицинских центров будет построен такой генератор нейтронов. Тогда эта часть нашей работы станет существенно ближе к реализации на практике.
– Есть ли где-то в мире практические результаты применения такой терапии?
– Несмотря на то что в мире синтезировано уже, наверное, полтысячи соединений бора для нейтронозахватной терапии, исследована из них лишь половина. Но почти никто с той точки еще не сдвинулся. У нас, как я уже сказал, есть реальные вещества, но необходимо провести предклинические и клинические испытания. На это нужны не только деньги – нужен реактор или генератор нейтронов, на котором можно проводить регулярные медико-биологические эксперименты.
– Ваши разработки могут иметь только медицинское применение?
– Далеко не только. Мы занимаемся получением производных, на основе которых можно было бы создавать ионообменные полимерные мембраны. На их основе можно создавать электроды, которые обладают определенной селективностью к тем или иным веществам. Нам в последнее время удалось создать электроды с высокой селективностью по отношению к катионам уранила, свинца и лития. Возможно, у нас будут еще какие-то успехи в этом направлении. Это вроде бы локальные задачи, но, тем не менее, они очень важны, потому что это связано с анализом загрязнений в окружающей среде.
– Каким образом можно контролировать загрязнения с помощь таких разработок?
– Селективный электрод позволяет среди прочего «мусора» обнаружить тот ион, на который он «настроен» и определить, какова его концентрация в этой системе. Это очень важно и актуально для определения как вредных, токсичных ионов в окружающей среде, так и полезных компонентов при переработке вторичного сырья.
Кроме того, в нашей лаборатории мы занимаемся производными, которые можно использовать для получения других борсодержащих веществ. Например, боридов, обладающих магнитными свойствами, высокотемпературных материалов, бинарных соединений бора. Это те научные направления, которые требуют тонких применений, в первую очередь это получение соединений, которые можно применять в аддитивных технологиях, когда требуется получить тонкие пленки тех или иных веществ. Этим актуальным и интересным направлением в химии бора мы тоже стараемся заниматься.
Важно и то, что многие такие работы нам удается вести не только в пределах своей лаборатории. В ИОНХ РАН много групп, которые занимаются и химией твердого тела, и химией высокотемпературных соединений. Мы много сотрудничаем с другими научными центрами – московскими, санкт-петербургскими, сибирскими.
– В общем, бор неисчерпаем.
– Это чистая правда. Бор неисчерпаем. Многим именно сейчас интересен бор, в первую очередь, для нейтронозахватной терапии. Я бы сказал, сейчас мы наблюдаем ренессанс этого метода. За ним большое будущее. Многие научные группы, которые раньше не занимались бором, вдруг начинают проявлять к этому интерес, потому что чувствуют: в ближайшее время здесь нечто важное произойдет. Но поскольку метод требует усилий междисциплинарного коллектива – физиков, химиков, биологов, медиков, то очень сложно этот путь весь проделать, когда нет какой-то организующей силы. Мы знаем, что все великие научные свершения в нашей стране были связаны как с работой наших талантливых ученых, так и с государственным подходом и существенной финансовой поддержкой. Но, тем не менее, всегда плодами нашего сотрудничества являются новые вещества, новые материалы. И в этом смысле я верю в наше большое научное будущее.
– Что ж, будем ждать от вас открытий чудных в области химии бора.
– Это структуры и правда дивные, замечательные, они нравятся не только нам: к нам приходит учиться большое количество студентов, и все они без исключения, попадая в нашу лабораторию, остаются здесь на долгие годы. Они здесь не только заканчивают работу над своей магистерской или бакалаврской диссертацией, но и продолжают свое обучение, поступают в аспирантуру, становятся научными сотрудниками. В нашей научной группе несколько человек, которые пришли на первом курсе в ИОНХ РАН и начали заниматься химией бора. Прошло много лет, они уже старшие научные сотрудники, кандидаты наук, скоро будут защищать докторские.
– Любовь к бору не отпускает?
– Она не проходит бесследно. Мы все увлечены этой научной работой и надеемся вскоре удивить мир прекрасными практическими результатами.
Константин Юрьевич Жижин, заместитель директора по научной работе Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова
