Науковці створили матеріали, вироби з яких мають противірусну та антимікробну дію
Уявіть поверхню столу, приладу чи полички, до якої не можуть «причепитися» віруси й мікроби. Цей столик стане в пригоді в потязі, літаку, ракеті, медичному закладі, а полиця – у будь-якому магазині чи продуктовому складі. Створити матеріали для таких виробів і технології їх друку на 3D принтері вирішили вчені кількох науково-дослідних установ НАН та НАМН. У 2020 році проєкт «Розробка нанокомпозитних полімерних біоматеріалів з ефективною противірусною та антимікробною дією і технології 3D друку виробів з них» переміг у конкурсі «Наука для безпеки людини і суспільства» Національного фонду досліджень України і отримав грантове фінансування в розмірі понад 9 мільйонів гривень.
Як же поєднуються зварювання і захист від інфекцій? І як виникла ідея створити матеріали з антивірусною та антимікробною дією?
Вразливі точки людства
Науковий керівник проєкту, завідувач відділу зварювання пластмас Інституту електрозварювання імені Є. О. Патона НАН України Максим Юрженко відповів, що до вибору теми проєкту його команду підштовхнула пандемія, адже як би швидко не розвивалися технології, зокрема, фармацевтичні, людство залишається дуже вразливим до інфекційних захворювань, тому науковці й вирішили розробити нові матеріали з противірусною та антимікробною дією та технології їх виробництва. Вирішили: ось він, слушний момент здобути нові знання і допомогти убезпечити людей від інфекцій та вірусів.
Звісно, написанню заявки на конкурс НФДУ передували роки роботи у цій темі кожного члена команди: до неї увійшли науковці Інституту електрозварювання ім. Є.О.Патона НАН України, Інституту хімії високомолекулярних сполук НАН України та Інституту мікробіології й вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України та Національного наукового центру радіаційної медицини НАМН України. Проєкт виконують доктори хімічних наук Валерій Демченко та Сергій Рябов, доктор фізико-математичних наук Євген Мамуня, доктор технічних наук Максим Юрженко та шість кандидатів наук. Серед останніх – кандидати хімічних наук Сергій Кобилінський та Аліна Ващук, кандидати біологічних наук Кристина Науменко, Наталія Рибальченко, Олена Демченко та кандидат технічних наук Ольга Масючок. П’ятеро виконавців (половина команди!) є молодими науковцями.
Імена членів цієї команди добре знають у науковому світі. Професор Євген Мамуня, автор кількох всесвітньо відомих моделей щодо теорії перколяції, яка описує упорядкованість структури та стрибкоподібні зміни властивостей композитних матеріалів; Валерій Демченко, автор серії наукових праць у високорейтингових міжнародних журналах про розроблення мідь- та срібловмісних нанокомпозитів з ефективною антимікробною та противірусною дією; Максим Юрженко, співавтор новітньої конформаційної теорії зварювання полімерів – усі троє є лауреатами Державної премії України в галузі науки й техніки.
Новаторську тему виконують абсолютно в унікальному місці: відділ зварювання пластмас єдиний в Україні працює над з’єднанням полімерних матеріалів зварюванням та наплавленням (до останніх належить, зокрема, 3D друк).
Нові знання – в новій лабораторії
До речі, коли науковці дізналися, що перемогли, то одразу, не чекаючи укладення договору з НФДУ, оголосили тендер на закупівлю обладнання, необхідного для виконання проєкту.
– Часу було обмаль і ми вирішили ризикнути, – згадує Максим Володимирович. – Вдячний Національному фонду досліджень України, співробітникам Інституту електрозварювання імені Є.О. Патона НАН України: відповідальному виконавцю проєкту Валерію Демченку, менеджерам, бухгалтерам, постачальникам, юристам, які допомогли нам максимально швидко провести тендер. Вартісне обладнання, яке ми придбали, стало основою нової наукової лабораторії з полімерного матеріалознавства. Ми також вдячні спеціалістам у різних галузях, які не є учасниками проекту, але надають допомогу команді – кандидату біологічних наук Світлані Загородній, кандидату технічних наук Іллі Клочкову, кандидату хімічних наук Крістіні Гусаковій, кандидату технічних наук Андрію Пилипенку.
Від ідеї до виробництва
Від яких же інфекцій можуть захистити нові матеріали?
Максим Юрженко розповів, що нові полімерні композитні наноматеріали повинні мати високу антимікробну й противірусну активність до низки патогенних мікроорганізмів та вірусів. На основі цих матеріалів створюються полімерні нитки (філаменти), а потім, за технологією 3D друку, виготовляються найрізноманітніші вироби.
– Результати комплексних досліджень (зокрема мікробіологічні та цитологічні) і нових наноматеріалів, і 3D виробів з них, показали, що ми досягли цілі проєкту – отримали вироби з антимікробною та противірусною активністю до, наприклад, бактерій золотистого стафілококу, вірусів грипу H1N1 та аденовірусу, – з гордістю зазначив Максим Володимирович. – Хотіли б протестувати наші вироби і на здатність запобігати поширенню коронавірусу, але, на жаль, в Україні немає лабораторій з відповідним рівнем захисту щодо цього вірусу.
Дослідник переконаний, що розроблені наноматеріали й технології зацікавлять підприємства медичної та харчової галузей, будівельну промисловість і навіть авіа- та ракетобудування.
І хоча наукові цілі проєкту досягнуто, для впровадження ідеї у виробництво потрібно ще багато чого зробити. Нині вчені працюють, наприклад, над спрощенням технологічних процесів масового виробництва розроблених наноматеріалів та філаментів. Кінцева мета – виготовлення за технологіями 3D друку виробів спеціального призначення та широкого вжитку.
До речі, за результатами проєкту вже захищено дисертацію доктора хімічних наук та дві дисертації кандидата технічних наук.
І політ думки, і жорстке планування
Колегам, які планують взяти участь у конкурсах НФДУ, Максим Юрженко радить готувати заявки за темами, в яких вони вже мають певний доробок. Іншими словами, якщо вчені мають ідею, досліджують певний напрям, то фінансування фонду допоможе купити дороге обладнання і здійснити справжній науковий прорив.
Дослідник також порадив найретельніше планувати завдання за етапами проєкту.
– Тримайте науково-організаційні питання під постійним контролем, – наголосив він. – Пильнуйте і за термінами, і за адмініструванням, наприклад, при закупівлі обладнання. В дослідницькому проєкті немає дрібниць, і навіть науковий геній не обійдеться без жорсткого планування.
Світлана ГАЛАТА
