Кубанские Новости
Общество
Людмила Малютина

Научный стартап: как молодые кубанские ученые приближают будущее

Научный стартап: как молодые кубанские ученые приближают будущее
Фото: pixabay.com

Одним из самых значимых «поставщиков» научных кадров, которые создают будущее, в нашем крае уже более 100 ста лет является Кубанский государственный университет. «КН» встретились с молодыми учеными вуза, имена и работы которых знают не только в России, но и за ее пределами.

Электричество из микробов – это реально

Никита Волченко, кандидат биологических наук, доцент кафедры генетики, микробиологии и биохимии биологического факультета Кубанского государственного университета.

Как и многие другие подростки, Никита Волченко хотел стать космонавтом или работать с физикой межпланетных перелетов. Однако в итоге подал документы в Кубанский государственный университет на биологический факультет. И спустя короткое время убедился, что выбрал верное направление. Получив диплом, молодой человек решил продолжить заниматься наукой в стенах родного вуза.

Сегодня он является полноправным членом биологического факультета КубГУ, который под руководством декана Михаила Нагалевского задает тон развитию биологического образования и биологической науки на Кубани. Сфера интересов Никиты Волченко в рамках научной группы распространяется на несколько направлений, но прежде всего – это биофизика и микробиология.

Никита Волченко со студентами
Никита Волченко со студентами

– Мне нравится заниматься наукой: это интересно и увлекательно. Кроме того, немаловажно, что работа в университете дает стабильную возможность материально обеспечивать семью, особенно это ощущалось в экономически турбулентном 2020 году. Хорошо, что сегодня государство и различные фонды предоставляют ученым ряд возможностей по грантовой поддержке или коммерциализации своих разработок, – сказал Никита Волченко.

Интересно, что биологией увлечена практически вся семья молодого ученого. Жена Анастасия по образованию зоолог, а кандидатскую степень получала по молекулярной генетике животных. Старшая дочь также успешно участвовала в биологических проектах для школьников.

В составе научного коллектива кафедры молодой ученый из Краснодара занимался проблемами экологической биотехнологии.

– Мне очень повезло уже на втором курсе попасть в микробиологическую лабораторию под руководством профессора Эммы Карасевой, которая создала и несколько десятилетий активно продвигала и развивала уникальное для Кубани и одно из первых в стране направление нефтяной микробиологии, – рассказал Никита. – Она давала нам, студентам, только пробующим себя в качестве ученых, вести исследовательские работы, попутно обучая командной работе, умению видеть и искать новые интересные явления, неожиданные факты.

В последнее время среди тем, служащих катализатором новых экспериментов, для Никиты Волченко и его коллег является работа над получением электричества из бактерий.

– Эта немного неожиданная идея возникла из размышлений о том, где можно найти стык между микробиологией и биофизикой. Такой темой показалось получение электричества с помощью бактерий – точка соприкосновения двух наук, – подчеркнул Никита Волченко.

Главная задача

Ухватившись за идею, ученый и студенты поставили перед собой задачу – сделать устройство, позволяющее вырабатывать электричество с помощью биологической активности микроорганизмов. Энтузиазма при выполнении этой задачи добавляло то, что в ней не было заранее известного ответа. В итоге этот эксперимент стал началом большой научной работы молодых ученых и студентов КубГУ.

– Через какое-то время в университете стартовала Программа стратегического развития вуза, в рамках которой в КубГУ искали и поддерживали новые «точки роста» и давали возможность развивать в этом направлении техническую и научную базу. И мы начали активно, практически с нуля, работать над темой биоэлектрохимических процессов, – рассказал Никита Волченко.

На тот момент в России существовало всего несколько групп ученых, которые занимались этой же тематикой. И тем интереснее оказалось работать над проектом.

То, что мы делаем, позволяет добывать маломощное электричество за счет естественных биологических процессов в устройствах, называемых микробными топливными элементами. Получаемый ток невелик, но его уже хватает для небольших устройств-потребителей, например электронных датчиков или светодиодов. Кроме того, такие системы можно применять для экологических целей, например доочистки сточных вод пищевых производств, – объяснил ученый.
Никита Волченко

В рамках развития темы микробного биоэлектричества краснодарские ученые сконструировали несколько разных видов микробных топливных элементов. Один из них несколько лет назад они разместили на дне озера Карасун возле КубГУ и получают таким образом из донных микробов электричество, достаточное для питания, например, светодиода или климатического датчика.

За несколько лет работы команде ученых биологического факультета удалось развить эту тему. Сегодня КубГУ является обладателем ряда патентов по теме, совместно с коллегами из химического, математического факультетов были получены гранты Российского фонда фундаментальных исследований.

Примечательно, что в работу активно включаются и студенты: по этой тематике они выиграли ряд престижных научно-инновационных конкурсов: УМНИК, IQ-года, «Инновационный Краснодар» и другие. Так, Никита Волченко и студент биологического факультета Андрей Лазукин дважды представляли КубГУ в образовательном центре «Сириус» как руководители проектных команд школьников на сменах «Большие вызовы». Результаты этих работ демонстрировались в том числе президенту России Владимиру Путину.

Активно развивается взаимодействие по теме микробного электричества и с сетью технопарков «Кванториум». Помимо этого, в вузе придуманы и изготовлены учебно-научные наборы «Микробный топливный элемент», которые теперь успешно поставляются университетом в различные образовательные организации страны для проведения научных работ по данному направлению.

Без границ

Сегодня биологи КубГУ совместно с коллегами из Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики работают над расширением географии исследований при получении электричества из микробов.

– Это проект формата так называемой «гражданской науки», где в исследованиях ученым помогают обычные граждане – энтузиасты науки, – рассказал Никита Волченко. – В образовательные центры разных регионов рассылаются наборы микробных топливных элементов и у себя в городах и селах школьники, студенты и другие научные активисты берут образцы местных почв. Затем закладывают их в наше устройство и подключают его к интернету через Wi-Fi. За счет деятельности почвенных микробов создается электрический ток, данные о его величине передаются в общее облачное хранилище в интернет-пространстве и доступны всем участникам проекта. В итоге это может позволить нам построить карту биоэлектрохимической активности почв в разных регионах страны.

Это один из первых в России подобных проектов. Есть основания полагать, что в итоге он окажется успешным и поможет популяризации науки среди школьников и в целом молодежи. Ведь именно они будут уже завтра делать важные открытия и прославлять свою родину делами.

Ученый Кубанского госуниверситета Никита Волченко не скрывает своей радости от того, что все больше молодых людей увлекается наукой, готовы посвящать ей много времени. И все-таки будущим коллегам он советует не только развиваться в одном направлении, но и регулярно пробовать себя в новых занятиях, проектах.

– В наше время сложно остановиться на чем-то одном. Благодаря интернету, возникают оригинальные проектные форматы – появилось много вариантов новых интересных тем, возможностей саморазвития. И это позволяет периодически «перезагрузить» образ мышления, расширить кругозор, а возможно, и найти новые темы для будущих исследований, – сказал Никита Волченко.

На кафедре, где трудится Никита Волченко, разрабатывается еще много интересных микробиологических тем. Под руководством заведующего кафедрой доцента Александра Худокормова и профессора Эммы Карасевой ведутся работы по экобиотехнологии, защите окружающей среды с помощью микробов от промышленных загрязнений. В частности, доцент Андрей Самков курирует работы по молекулярной генетике бактерий, в том числе и в микробных топливных элементах. Медицинской тематикой занимается доцент Галина Вяткина. Это далеко не все темы, успешно разрабатываемые микробиологами КубГУ, что позволяет готовить студентов со множеством полезных знаний и компетенций, востребованных на рынке труда.

Допинг без шансов

Алиса Азарян, кандидат химических наук, старший преподаватель кафедры аналитической химии Кубанского государственного университета.

Алиса родилась в семье медиков и всегда мечтала продолжить династию. Однако, окончив школу, она выбрала химический факультет КубГУ. В магистратуре попала в команду к талантливому ученому, преподавателю Азамату Темердашеву. Именно тогда Алиса открыла для себя новый мир: активно участвовала в исследованиях, научных проектах, помогала более опытным коллегам.

Кандидатская диссертация Алисы была посвящена разработке способов определения некоторых наркотических и психоактивных веществ, а также катехоламинов (разновидность гормонов. – Прим. ред.) в биологических жидкостях человека. Полученные в ходе исследований методики позволяют быстро и с высокой точностью определять в моче наиболее часто встречающиеся в токсикологической практике вещества. Исследование девушка проводила, используя пробы, полученные из наркологического диспансера Краснодара.

Алиса Азарян
Алиса Азарян
Фото: Михаил Ступин

Методика, которая была разработана, позволяет проводить точные исследования в кратчайшие сроки. Например, еще 5–10 лет назад на обработку анализов у лаборантов в медицинских учреждениях уходило в среднем несколько часов. Сегодня те же самые данные можно получить в течение 10 минут – с момента получения пробы мочи или иного материала и до момента выдачи готового результата.

Сейчас Алиса разрабатывает методики определения катехоламинов в биологических жидкостях человека для целей клинической диагностики и допинг-контроля. Катехоламины (норадреналин, адреналин, дофамин) – группа гормонов, ответственных за отклик организма на стресс, расширение сосудов, учащенное сердцебиение. А увеличение или уменьшение их уровня в организме, прежде всего, связано с развитием различных патологий. Также стоит отметить, что адреналин включен в список стимуляторов, запрещенных в соревновательный период Всемирным антидопинговым агентством.

Сегодня Алиса Азарян не только молодой ученый, но и успешный преподаватель на химическом факультете. Своих студентов она учит не только максимально глубоко погружаться в изучение любимой науки, но и искать проблемы, решение которых могло бы изменить жизнь.

– Я бы советовала стараться участвовать в грантах, браться за решение сложных задач. Это очень «благодарная» работа. Ведь за нее мы, ученые, получаем не только признание коллег, радость от успехов, но и средства на проведение исследований. Спасибо государству, которое поддерживает талантливые проекты отечественных ученых, – сказала Алиса Азарян.

Вода – источник молодости

Степан Джимак, старший научный сотрудник, доцент кафедры радиофизики и нанотехнологий Кубанского государственного университета

Молодой кубанский ученый Степан Джимак вообще-то никогда не думал о том, что будет развивать отечественную науку. Однако, поступив на физико-технический факультет Кубанского государственного университета на специальность «инженерное дело в медико-биологической практике», быстро понял, что ему все это очень интересно.

На третьем курсе ему посчастливилось попасть к хорошему научному руководителю, который и заинтересовал исследовательской работой. В числе самых интересных тем была и такая – «Регуляция активности живых систем различными способами» (например электромагнитным полем). Это биотехнологии: в результате экспериментов микроорганизмы набирали большую или меньшую массу, в зависимости от частоты излучения.

Степан Джимак
Степан Джимак
Фото: Михаил Ступин

В 2006 году молодой человек с отличием окончил вуз и поступил в аспирантуру. В 2009 году защитил кандидатскую диссертацию по специальности «экология» («Исследование влияния магнитообработанной воды на биологические объекты») в диссертационном совете при Российском университете дружбы народов. После защиты оппонент по диссертации познакомил его с коллегами, которые исследовали влияние на живые системы концентрации дейтерия (это химический элемент, схожий по составу с водородом, но имеющий более тяжелую массу и способный замедлять некоторые биохимические реакции в организмах животных и людей. – Прим. ред.).

Уже будучи кандидатом наук, Степан Джимак не оставил родной вуз: он стал сотрудником лаборатории проблем природных и новых материалов Южного научного центра РАН. Эта тема его очень заинтересовала. Вместе с другими учеными он разработал собственную электрохимическую установку, которая бы позволила снижать содержание дейтерия в обычной воде минимум втрое от природного уровня. Такая вода с «облегченным» составом оказалась фактически той самой «живой водой» из русских народных сказок.

– У людей и животных, которые ее пьют, улучшается состояние здоровья, повышается стрессоустойчивость, быстрее восстанавливаются ткани и системы после болезней, – рассказал Степан.

Эксперимент удался

Молодой кубанский ученый добился поразительных успехов в своих изысканиях и вскоре был приглашен в Кембриджский университет для обмена опытом. По словам Степана, путешествие за границу дало ему как ученому очень много. В первую очередь, стало понятно, к чему стоит стремиться. Также Степан лично убедился, что в плане технического оснащения российских научных центров наша страна вовсе не отстает от заграницы. Это понимание придало сил и уверенности в дальнейшей работе.

Степан Джимак проводил исследования на взрослых животных, поил их «легкой водой» с низким содержанием дейтерия. Такая вода свободна от вредных примесей тяжелых металлов, она активизирует работу клеток и насыщает организм кислородом.

Ученые установили, что жидкость, в которой в четыре раза меньше дейтерия (тяжелого водорода) обладает уникальными биологическими свойствами: она замедляет рост раковых опухолей.

В результате эксперимента эта «легкая вода» оказала на взрослых особей геропротекторное (омолаживающее) воздействие: их жизненные показатели стали такими же, как и у молодых животных.

Кроме того, ученые установили, что жидкость, в которой в четыре раза меньше дейтерия (тяжелого водорода) обладает уникальными биологическими свойствами: она замедляет рост раковых опухолей. Несколько лет назад этот эффект был доказан во время клинических испытаний в одной из медицинских клиник в Европе.

– Результаты исследований показывают, что опухоль во время роста забирает из организма дейтерий, именно тяжелый водород. При употреблении «легкой воды» общее количество дейтерия в организме снижается. За счет этого опухоли нечем питаться и ее рост останавливается, во многих случаях опухоль даже исчезает, – рассказал доцент кафедры радиофизики и нанотехнологий КубГУ Степан Джимак.

Блестящие перспективы

По отзывам более опытных коллег, разработки ученого из Краснодара помогут создать новые технологии омоложения и антистресса. Более того, наработками молодого ученого уже неоднократно интересовались отечественные институты косметологии.

– Я и мои коллеги видели на сайтах продавцов косметики результаты наших исследований, – признался Степан Джимак.

За весь период научной работы краснодарский ученый выиграл более 10 грантов на проведение своих изысканий. В том числе два президентских гранта на сумму около 2,4 млн рублей за разработки в области влияния дейтерия на активность митохондрий (это клетки, которые отвечают за выработку энергии в организме человека. – Прим. ред.). По словам Степана, именно гранты являются наиболее доступным для молодых ученых средством поддержки. Полученные от государства или различных фондов деньги позволяют закупать новое оборудование, реактивы и выплачивать неплохую зарплату участникам инновационных проектов. А с открытием Кубанского научного фонда в первом же конкурсе выиграл грант на исследование ДНК с помощью математического моделирования.

Разработки ученого из Краснодара помогут создать новые технологии омоложения и антистресса.

Сегодня проектом ученого заинтересовались бизнес-инвесторы из Индии. Они хотят купить несколько установок, с помощью которых из обычной воды можно получить целебную и производить ее в своей стране. Если это получится, у индийцев будет возможность изменить качество своей жизни к лучшему.

– Я рад, что нашими разработками заинтересовались зарубежные инвесторы. Но все-таки мечтаю о том, чтобы почувствовать вкус и целебную силу воды с низким содержанием дейтерия могли и наши соотечественники. Ведь наука развивается, прежде всего, для того, чтобы менять жизнь к лучшему, – сказал Степан Джимак.

От идеи до реализации

Даже из этих примеров понятно, что на Кубани есть люди, продуцирующие идеи, которые могут изменить мир – сделать его лучше, чище, более здоровым. Важно, что все эти разработки можно применить под вполне прикладные цели и проекты. А это уже бизнес. Для того чтобы такой стартап заработал в производственных масштабах, конечно, необходимы средства. Как минимум – начальный капитал. И как раз это часто бывает первым и решающим препятствием для воплощения в жизнь даже самых перспективных и смелых идей. В мире уже развита и хорошо зарекомендовала себя система венчурных фондов, создатели которых не боятся рискнуть и вкладываются в такие проекты. Важно, что многие из них в итоге не просто окупаются, а становятся мегаприбыльными, не говоря уже о пользе обществу. Подобный фонд и в нашем крае, конечно, нашел бы партнеров. И в таком сотрудничестве можно не просто сделать шаг вперед, а двигаться к новым целям весьма уверенной походкой.

Показать еще