Мы поговорили с руководителем команды, Андреем Сергеевичем, и узнали у него, в чём суть и новизна проекта, каковы его методология и цели.

Андрей Сергеевич, расскажите подробнее о проекте вашей команды.

Мы реализуем проект, который я бы назвал так: «От молекул к экосистемам: высокоэффективные сорбенты для обезвреживания экологических поллютантов». Главная цель — поиск взаимосвязей между строением сорбента и его способностью захватывать, эффективно удерживать, а в нужное время и в нужном месте — высвобождать экологически опасное соединение. Кроме того, мы разделяем последнюю тенденцию в этой области, которая заключается в использовании природных полимеров или неорганических соединений в качестве сорбентов.

Насколько комплексная задача стоит перед вашей группой?

Это очень амбициозная задача. Чтобы решать её эффективно, необходимо много сил уделять собственно химии получения сорбента: химическому дизайну, превращениям полимеров, работе с реакционной способностью различных соединений. Кроме того, нужно детально изучать кинетику и термодинамику сорбционных процессов, находить математические модели, наиболее точно описывающие эти процессы, а иногда — привлекать аппарат квантовой механики. То есть это очень обширная и многогранная деятельность. Наша основная задача — разобраться, как работает сорбент, на молекулярном уровне. Затем нужно понять, как его «довести до ума», то есть улучшить его сорбционное поведение на молекулярном уровне, чтобы в конечном итоге выйти на полевые испытания в реальных экосистемах. Разумеется, нельзя объять необъятное, поэтому в качестве основы для создания сорбционных материалов мы используем природные полисахариды — целлюлозу, хитозан, хитин — и слоистые двойные гидроксиды, которые являются высокоэффективными аналогами глин.

Какие методы и научные направления лежат в основе вашей работы?

Для синтеза и химической модификации производных полисахаридов нам приходится погружаться в самые тонкости полимерной и органической химии. Мы и сами пополняем научные знания, разрабатывая совершенно новые, иногда даже революционные подходы к химической модификации полимеров. Именно в нашей группе зародилось новое научное направление — «полимераналогичные превращения хитозана под действием ультразвука». Оно легло в основу моей докторской диссертации и получило широкое развитие в других научных группах химиков-полимерщиков в России и за рубежом.

Для синтеза слоистых двойных гидроксидов (СДГ) нам приходится широко использовать методы неорганической химии, поскольку СДГ — это типичные неорганические соединения. Мы развиваем различные подходы к получению СДГ в виде микро- и наночастиц, меняем их степень кристалличности с помощью ультразвука, микроволнового и гидротермального воздействия.

Сейчас мы много сил уделяем созданию разнообразных по структуре композитных материалов, которые включают и полимер, и СДГ. Иначе говоря, мы объединяем полимерную химию с неорганической. Это позволяет нам получать пористые и плёночные материалы с выдающимися механическими свойствами на основе совершенно экологически безопасных компонентов: полисахаридов и СДГ (в состав последних входят одни из самых нетоксичных элементов — двухвалентный магний и трёхвалентное железо).

Что отличает ваш проект от похожих в этой области?

Наша особенность заключается в подходе к разработке самих материалов и их «молекулярной настройке» на нужный лад с помощью ультразвуковых колебаний, а также комбинации ультразвука и высокого гидростатического давления. Это очень перспективное направление, которое появилось в науке сравнительно недавно. А мы — одни из его первопроходцев, которые осваивают, развивают и оптимизируют этот метод.

Над проектом работает сильная научная группа. Расскажите о ваших ключевых коллаборациях. 

Мы очень тесно сотрудничаем с Институтом технической акустики Национальной академии наук Беларуси — единственным на постсоветском пространстве профильным академическим институтом в области ультразвука. Результатом этой многолетней совместной работы стали несколько десятков совместных публикаций, большинство из которых вышло в журналах квартиля Q1.

Также мы сотрудничаем с научной группой профессора Ванджуна Лю (Университет Дунхуа, Шанхай, Китай). Наша группа синтезирует новые полимеры, перспективные как сорбенты для экологии. А группа профессора Лю интересуется этими же полимерами, но уже с другой стороны — с позиции медико-биологического направления. Они изучают полученные нами полимеры как основу для создания материалов с иммуноизоляционными свойствами, что важно для трансплантологии. Наше сотрудничество уже привело к ряду высокорейтинговых публикаций.