Магия органической химии

Новые синтетические подходы, которые разрабатывает аспирантка кафедры химии и химической технологии Омского государственного технического университета Анна Самсоненко, позволяют создавать молекулы с улучшенными свойствами — повышенной яркостью, фотостабильностью и специфичностью по отношению к определенным биологическим мишеням.

В 2024 году молодой ученый победила во всероссийском конкурсе «УМНИК» с проектом «Разработка флуоресцентных красителей для визуализации биологических объектов». В планах — успешно защитить диссертацию и продолжить создание новых веществ и методов их синтеза, в том числе в сотрудничестве с белорусскими коллегами-химиками.

— Анна, область ваших научных интересов — органическая химия, органический синтез. Чем интересно это направление? Насколько оно актуально сегодня, когда, казалось бы, все химические процессы изучены, все возможные сочетания молекул и элементов составлены, а максимальное количество инновационных продуктов изобретено?

— Органическая химия — это мир, где новые открытия могут происходить на каждом шагу. Она еще не исчерпала свои возможности. Ведь даже известные молекулы порой раскрываются с неожиданной стороны, если изменить одну функциональную группу или конфигурацию атомов.

Представьте, что углеродные атомы — это строительные блоки, которые можно бесконечно комбинировать, создавая ранее не существовавшие структуры. Это как конструктор, где каждое сочетание дает нечто уникальное. Органическая химия интересна своей гибкостью и творческим потенциалом: каждый эксперимент может привести к непредвиденным результатам, влияющим на самые разные области науки и технологий. Сегодня это направление — основа для разработки лекарств — современных противовирусных и противораковых препаратов, а также материалов для органической электроники, которые обладают преимуществами по сравнению с предшественниками. Создание новых антибиотиков и органических солнечных батарей — это примеры, которые наглядно демонстрируют важность и востребованность химии углеродных соединений.

Каждая молекула — это не только химическая формула, но и возможность создать что-то принципиально новое, будь то лекарство, материал или инновационная технология. И в этом магия органической химии.

Так выглядят флуоресцентные красители, разработанные молодым ученым, в растворе

— Можно ли говорить о том, что основные источники органического сырья — нефть, природные горючие газы, нефтяные попутные газы и газы нефтепереработки?

— Конечно. Нефть — один из важнейших ресурсов для химической промышленности, так как она содержит широкий спектр углеводородов, которые перерабатывают для получения пластмасс, синтетических волокон, каучуков, топлив и других продуктов. Газы нефтепереработки и попутные газы служат источниками углеводородов, используемых в синтезе химических веществ и материалов, что делает их крайне важными для современных производственных процессов. Тем не менее с развитием технологий все больше внимания уделяется возобновляемым источникам сырья, таким как биомасса.

— Концепция «зеленой» химии вам близка или химия — это не про экологию?

— «Зеленая» химия представляет собой новый курс, который направляет нас к экологически безопасным процессам и решениям, а каждое инновационное открытие в этой области приближает нас к гармонии между наукой и природой, где химия становится не разрушителем, а созидателем. Я долгое время занимаюсь исследованиями по этой теме и стараюсь минимизировать негативное воздействие на окружающую среду, так как традиционные методы химического производства часто связаны с большими выбросами и загрязнением. Например, использование более эффективных реакций снижает количество применяемых реагентов, что помогает сократить отходы на 50—70% и сэкономить значительные ресурсы. Это выгодно не только с экологической точки зрения, но и экономической. «Зеленые» методы синтеза, которые я разрабатываю, доказывают, что можно синтезировать сложные соединения с минимальными затратами энергии и без использования токсичных реагентов.

— Над чем работаете сейчас?

— Помимо «зеленой» химии занимаюсь разработкой новых подходов к синтезу биологически активных соединений. Эти способы, которые проходят в мягких условиях, более селективны, что позволяет точнее контролировать состав конечных продуктов и снижать образование побочных веществ. Благодаря таким особенностям методы уже успешно применяются в образовательном процессе для подготовки специалистов в области органической химии. В рамках программы «УМНИК» я создаю флуоресцентные красители. Они помогут исследовать важные органеллы — лизосомы и митохондрии. Красители, которые раньше были неизвестны, способны значительно расширить возможности исследований в области биологии и медицины. Внедрение таких веществ открывает новые перспективы для медицинских исследований и значительно повышает их точность, что играет важную роль в разработке эффективных методов диагностики и лечения сложных заболеваний.

— Вы постоянный участник международной конференции «Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства», которая проводится в вашей альма-матер — Омском государственном техническом университете. Какие научно-технические проблемы нефтехимической отрасли можно решать на уровне органического синтеза?

— Органический синтез играет фундаментальную роль в нефтехимической отрасли, так как именно с его помощью углеводороды, полученные из нефти и газа, преобразуются в ценные химические продукты, такие как пластики, полимеры, присадки для топлива и другое. Надеюсь, что мои ежегодные выступления вносят определенный вклад в продвижение новых идей и решений, направленных на повышение эффективности проведения органического синтеза, что улучшает процедуру производства полимеров и новых органических материалов.

Весь процесс напоминает ювелирную работу, где точность имеет огромное значение: правильно выбранный путь синтеза — это шаг к более чистому и эффективному производству, что особенно важно для нефтехимической промышленности, стремящейся к устойчивому развитию.

— Идеи каких белорусских коллег вам интересны? Не планируете ли совместные проекты?

— В первую очередь назову кандидата химических наук Александра Сидоренко, который работает в Минске в Институте химии новых материалов Национальной академии наук Беларуси, и, в частности, его разработки инновационных наноматериалов. Исследования Александра Юрьевича по улучшению катализаторов для органического синтеза крайне важны для дальнейшего прогресса в этой сфере. Знаю, что, кроме того, много внимания он уделяет так называемым каскадным реакциям, которые позволяют синтезировать сложные по структуре продукты одностадийно. В силу схожести наших профессиональных интересов слежу за его новыми разработками и научными публикациями.

После защиты кандидатской диссертации для меня откроются новые возможности для участия в международных научных проектах, и я с удовольствием рассмотрела бы варианты сотрудничества с белорусскими коллегами. Уверена, что наши совместные усилия перспективны для передовых исследований.

— В чем видите в будущем свою миссию как ученого-химика?

— Как исследователь в области химии вижу свою миссию в том, чтобы открывать новые горизонты и создавать инновационные решения, которые могут изменить наше будущее. Для меня химия — это инструмент, способный соединить науку с реальными потребностями общества. Разработка эффективных методов синтеза не только поможет создать оригинальные материалы и красители, лекарства, но и обеспечит более бережное отношение к природе. Я стремлюсь к тому, чтобы мои открытия расширяли границы науки, но главное — становились практическими решениями актуальных проблем, улучшая жизнь людей и здоровье планеты.

ФОТО предоставлены Анной Самсоненко