В физическом корпусе Томского политехнического университета всегда царит оживление. После занятий никто не уходит домой, студенты обсуждают лекции, дискутируют друг с другом и с преподавателями. Здесь создана атмосфера, в которой зарождаются новые идеи.
О том, что это за идеи и как удается их осуществлять, — наш разговор с Романом Анатольевичем Сурменевым, директором Научно- исследовательского центра «Физическое материаловедение и композитные материалы» Томского политехнического университета.
Роман Анатольевич, на входе в ваш корпус висит доска, гласящая о том, что здесь учился в аспирантуре будущий нобелевский лауреат по физике Н.Н. Семенов. Это накладывает какой-то отпечаток на вашу жизнь и работу?
Да. конечно. Это дополнительная ответственность для нас и свидетельство того, каким важным направлением мы занимаемся. Сложно проводить соответствующие нобелевскому уровню исследования, но мы стараемся.
А какие исследования нобелевского уровня вы стараетесь проводить?
Наш центр занимается разработками в нескольких направлениях. Это биомедицинское материаловедение, а также модифицирование материалов для биомедицинского применения. В сотрудничестве с нашими коллегами мы ведем исследования по разработке новых материалов с использованием, в частности, аддитивных технологий. Это технологии, которые позволяют, если мы говорим о медицинских имплантатах, получать изделие для каждого конкретного клинического случая. В данном случае мы можем говорить о персонифицированной медицине.
Мы посетили вашу производственную базу, находящуюся в подвале этого корпуса, увидели удивительные установки. Можете пояснить, что это за кладовая чудес?
Мы занимаемся получением металлических и полимерных материалов, а также композитов на основании полимерных материалов с различными неорганическими включениями. В одной из наших лабораторий находятся приборы и установки для получения полимерных композитов на основе полимерных материалов. В другой лаборатории есть оборудование для модифицирования поверхностных свойств различных материалов с использованием низкотемпературной ионно-плазменной обработки. Это означает, что мы можем в широких пределах контролировать поверхностную топографию, смачиваемость, физикохимию поверхности — те ключевые свойства, которые как раз определяют поведение материала. Естественно, наша цель— создать такую поверхность или такой материал, который приживался бы в организме и выполнял свою функцию в течение заданного времени, что способствовало бы сокращению сроков лечения и определяло его эффективность.
Это ваша собственная разработка?
Эта разработка нашего центра, которая начиналась довольно давно, а сейчас мы продолжаем это направление, стараемся его развивать.
А как все начиналось? Кому эта идея пришла в голову?
Моему учителю, профессору В.Ф. Пичугину, который в свое время стал заниматься биомедицинским направлением в ТПУ, в частности получением биоактивных покрытий на основе гидроксиапатита с использованием метода высокочастотного магнетронного распыления. До него никто в нашей стране не осуществлял такие разработки этим способом. Тогда я еще был студентом, потом аспирантом. Начал заниматься научной работой, увлекся. Позже это стало темой моей кандидатской диссертации. А сейчас уже готова к представлению в совет докторская диссертация по данной тематике. Вообще, в ТПУ в рамках одного направления есть несколько научных групп, которые занимаются близкими материалами, но каждый работает в своей области, занимается чем-то новым.
Чем же занимаетесь конкретно вы?
Наш интерес в первую очередь направлен на пьезополимерные композиты, а также на металлические материалы, полученные аддитивными способами. Как я уже сказал, аддитивные способы позволяют получать материалы с заранее заданными свойствами и формой по изначально спроектированной компьютерной модели или с использованием компьютерной томографии. За этими материалами будущее, поэтому основной акцент нашей научной работы делается именно на получение гибридных материалов на основе аддитивных способов. Или, говоря простым языком, — на использование в работе технологии трехмерной печати.
Есть какой-то заказ на вашу работу?
Мы очень активно взаимодействуем с зарубежными коллегами. Все исследования, которые мы проводим, — фундаментальные с перспективой практического использования. Наша основная цель— внедрение наших разработок. Но мы ученые, в нашей команде нет маркетологов, которые могли бы продвигать наши разработки на рынок. Естественно, мы открыты для сотрудничества. И на базе нашего университета есть необходимые структурные подразделения. Надеемся, что с их помощью наши фундаментальные исследования найдут практическое применение. У нас динамичное сотрудничество сучеными Сибирского государственного медицинского университета и учеными из других российских городов, в частности Саратова, Москвы.
Но уже получается что-то внедрять? Или пока это только мечты?
Я бы не сказал, что это мечты. Если говорить о биомедицинском направлении, мы активно работаем с медиками, биологами. Провели довольно широкую серию экспериментов на различных материалах с клеточными линиями, а также эксперименты с животными. Можно сказать, что доклиническую часть исследований мы прошли.
С какими животными вы работаете?
Мы работаем с крысами. Используем две модели. Первая— модель подкожной имплантации, вторая— модель костная.
Соответственно, если мы говорим о костной имплантации, то наши имплантаты должны выдерживать нагрузки, а если подразумеваем подкожную имплантацию, то тестируем общую биосовместимость. Для этого мы имплантируем животному какие-либо биологические материалы и смотрим, как наши материалы ведут себя в организме или как организм реагирует на вживление этих материалов.
И как он реагирует?
Пока все идет хорошо. Наша основная задача — выбрать те материалы, которые максимально стимулируют, если речь о сломанной кости, механизмы костеобразования. То есть эти материалы должны запускать остеоинтеграционные процессы между материалом и костью. В идеале наши материалы в конце концов должны резор- бироваться, растворяться и стимулировать образование на месте этого материала костной ткани.
Собственной костной ткани?
Именно. Материалы выступают в роли так называемых скаффолдов. Это скаффолд-технологии, которые очень активно развиваются как на Западе, так и в России.
Как себя чувствуют крысы?
С ними все в порядке. Доклинические эксперименты показали перспективу этих разработок. Поэтому следующий этап — уже проведение клинических исследований.
При каких заболеваниях это может быть применено у людей?
У людей это может использоваться для устранения последствий травм костной системы или утраты костной ткани в результате различных несчастных случаев, осложнений онкологических заболеваний. В идеале наши материалы должны быть временной помощью, но при этом стимулировать формирование у пациента собственной ткани.
Что представляют собой ваши материалы?
Наши материалы — это полимерные образцы с различными включениями биоактивных неорганических наночастиц — стимуляторов остеогенеза. Они имеют пористую структуру для врастания костной ткани или миграции и инфильтрации клеток, а также образования кровеносных сосудов — ангиогенеза.
Знаю, что ученые любят проводить опыты на себе, не раз наблюдала такое. Как с этим у вас? Скажите по секрету.
В себя мы пока еще ничего не имплантировали. Слава богу, не было такой необходимости. Все-таки наши разработки предназначены для людей с серьезными повреждениями. Хотя в наших планах — применение наших разработок и для раневых повязок. В данном случае мы сможем исследовать их и на себе.
Раневые повязки при ожогах, порезах, язвах?
Совершенно верно. Повязки должны способствовать образованию нового кожного покрова. Особенно это актуально при повреждении большой площади.
Мы находимся в стенах учебного заведения, поэтому у вас много молодежи. Я видела, что и студенты, и аспиранты работают у вас очень воодушевленно, глаза у ребят горят. Мне не показалось?
Нет. Я бы сказал, что аспиранты и студенты — двигатель прогресса. Без них мы бы всего этого не добились. Я считаю, что наш центр — один из ведущих в Томске. Поэтому студентам и аспирантам я отвожу существенную роль. Они выполняют ключевые задачи и делают это успешно. Например, у нас была аспирантка Светлана Шкарина. Она защитила диссертацию. Ее работа была посвящена как раз гибридным пористым пьезоматериалам, которые содержат неорганические включения, например кремний и стронций. Вы спрашивали о внедрении в практику. Так вот, эта работа завершилась таким внедрением в сотрудничестве с нашими коллегами из Института теоретической и экспериментальной биофизики в Пущине. Другие наши талантливые аспирантки, Ирина Грубова и Анна Иванова, успешно защитили диссертации с одновременным присвоением кандидатской степени и РhD). К сожалению, не могу всех перечислить, но еще приведу два примера— Екатерина Чудинова и Роман Чернозем. Екатерина развивает аддитивные технологии, Роман — пьезополимерные материалы. Оба стали стипендиатами президента для обучения за рубежом, стипендиатами различных конкурсов, участниками и победителями грантовых программ.
А что касается других студентов и аспирантов — у нас их немало, в том числе из Китая и Индии. Молодежь перспективна. И молодежь, должен отметить, в науке может себя реализовать в большей степени, чем это было раньше. Это означает, что наше государство и политика нашей исследовательской школы химических и биомедицинских технологий (директор— профессор М.С. Юсубов, заместитель директора— профессор М.Е. Трусова) и всего университета в целом стимулируют привлечение талантливой молодежи, мотивируют молодых заниматься наукой. Поэтому я вижу здесь мощный задел для успешного будущего России. И очень важно наличие большого количества грантов, программ- стипендий не только для проведения фундаментальных исследований, но и для их практической реализации. Конечно, они проходят на конкурсной основе, но они есть. Нужно участвовать в конкурсах, выигрывать, не только генерировать идеи, но и понимать, как их реализовать. Наша цель — не просто заниматься фундаментальными исследованиями, а понимать, где наша разработка может быть использована. То есть мы начинаем с конца.
А это правильно? Ведь многие ученые говорят, что фундаментальная наука самоценна, и только потом из исследований, возможно, что-то получится, но может быть и нет.
Наука состоит из различных областей. Если мы говорим о практическом использовании конкретных материалов, то все-таки должны сначала прийти к врачу и спросить, что ему нужно, а не рассказать о миллионах способов синтеза каких-то материалов, находящихся в нашей лаборатории. Врач вас послушает и скажет, что ему это не надо. В нашем случае это в первую очередь прикладная задача. А дальше мы. понимая эту задачу, должны подобрать конкретный материал или конкретный состав различных материалов и на основе этого провести тестирование. Наша работа — междисциплинарная. Конечный успех зависит от всей группы осуществляющих ее физиков, биологов, химиков или медиков. Это комплексная работа, где каждый выполняет свою важную функцию, а результат — общий на всех.
■
Беседовала Наталия Лескова
