Спектр исследований молодого ученого из ТПУ – от медицины до экологии

Оля Гусельникова стала погружаться в научную среду еще в школьные годы. К тому располагала не только домашняя обстановка, где бабушка, папа, дядя в разные годы успешно защитили кандидатские диссертации, – максимальных высот в этой интеллектуальной сфере деятельности достиг ее дедушка – заслуженный изобретатель СССР, почетный академик Академии электротехнических наук Гусельников читал лекции по машиностроению студентам томского политеха. Было время, когда Эдуард Митрофанович возглавлял СКБ НПО «Сиб­электромотор».

Два года назад к ученой династии Гусельниковых присоединилась представительница третьего поколения. Причем Ольга успешно прошла двойную защиту. Сначала она с блеском защитила PhD-диссертацию в Чехии, а потом и в родном университете. Ее исследование посвящено созданию сенсоров для анализа наиболее важных экотоксикантов по новой концепции. Но обо всем по порядку.

Через пробы к новым направлениям

Ольга прилежно училась в лицее при ТПУ. С десятого класса всерьез увлеклась химией. Видя столь неподдельный интерес к своему предмету, учительница химии однажды привела ее в лабораторию на кафедру органической химии. Там Оля впервые увидела своего будущего научного руководителя Павла Постникова.

С тех пор второй корпус химфака ТПУ стал для нее родной стихией. В студенчестве она с головой погрузилась в изучение органической химии ароматических солей диазония, участвовала в конференциях, ездила на стажировки в Прагу и Вену, получала различные стипендии.

– В магистратуре у меня произошел переломный момент: я почувствовала, что хочу сменить тематику, – вспоминает сегодня научный сотрудник Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Ольга Гусельникова. – И тогда я переключилась на химию поливалентного йода. Затем последовали две стажировки в Америке, по результатам которых опубликовала две статьи и, что еще более важно, впервые попробовала свои силы в химии материалов и в нанотехнологиях, точно поняв, что меня всерьез интересует.

Молодой химик-исследователь с благодарностью признается в том, что получила полную поддержку на развитие новых тематик в рамках научной группы.

– Теперь, используя свой опыт в органической химии, я сконцентрировалась на модификации наночастиц железа для создания контрастных и тераностических агентов совместно с Сибирским государственным медицинским университетом. По этой тематике мы опубликовали первую работу в журнале с неплохим импакт-фактором, хотя опыт написания подобного рода статьей лично у меня был минимальный, – признается Ольга. – На момент окончания магистратуры я уже четко знала, что хочу двигаться дальше и выше, набираться опыта, пробовать новое. Тут очень кстати поступило предложение о совместной аспирантуре с университетом химии и технологии в Праге. Я согласилась без раздумий.

В Чехии томичке пришлось столкнуться с некоторыми трудностями. В частности, ей предстояло освоить работу на десятке незнакомых приборов, а также постичь новые техники и подходы. Но именно состояние рабочего стресса при одновременной поддержке уже двух научных руководителей позволило Ольге быстрее освоиться на новом месте.

– Зато теперь основными направлениями моей работы стали разработка умных сенсорных систем на основе эффекта гигантского комбинационного рассеивания для детектирования экологических загрязнителей и биомолекул; модификация полимеров для создания имплантов, электронных устройств, супергидрофобных и самоочищающихся поверхностей, плазмониндуцируемые реакции и многое другое, – молодой исследователь без запинки перечисляет сложный для понимания обывателя перечень своих научных интересов.

Итогом той стажировки стала защита двойной диссертации, в которой Ольга Гусельникова представила новую концепцию создания сенсоров.

Эти сенсоры стали альтернативой традиционным химическим методам анализа. В лабораторных условиях они показали чувствительность выше на четыре порядка для определения ионов тяжелых металлов, пестицидов, маркеров заболеваний и свободных радикалов. Добиться столь высокого результата удалось за счет эффекта поверхностного плазмонного резонанса в сочетании с органическими захватчиками вредных аналитов.

Одним из ярких примеров является сенсорная система для определения количества свободных радикалов. Как известно, это активные формы кислорода, обладающие очень мощной окислительной способностью. Главным героем среди них является ­супероксид-радикал. Сам по себе он не опасен, но в процессе химических превращений легко переходит в другие соединения с сильными окислительными свойствами и в итоге повреждает белки, нуклеиновые кислоты и липиды клеточных мембран.

– Поэтому в медицинских исследованиях важно детектировать свободные радикалы в биологических объектах, чтобы вовремя находить начинающиеся изменения в органах, тканях и принимать меры, – поясняет ученый-химик. – Мы также ведем переговоры с представителями пищевой промышленности в Чехии, ведь свободные радикалы являются маркерами того, что пищевые продукты, в частности мясо, испортились или близки к этому.

Подобное исследование проводится в сотрудничестве с учеными из университета химии и технологии Праги и французского университета Экс-Марсель. Работа поддержана грантами Чешского научного фонда и Программой повышения конкурентоспособности ТПУ.

Исследователь-универсал

Среди научных интересов Ольги Гусельников тема экологии также занимает ведущее место. Не так давно она предложила метод утилизации атмосферного углекислого газа. Эта работа выполняется в рамках гранта Российского научного фонда.

– Дело в том, что каждый год количество выбросов углекислого газа неуклонно растет. Остановить этот процесс довольно проблематично, поэтому мы предлагаем альтернативу – из имеющегося в воздухе углекислого газа получать различные полезные продукты, – рассказывает ученый. – В частности, я занималась разработкой материала из воздуха, который способен захватить углекислый газ и под действием света превратить его в химическое вещество, используемое для литиевых батареек. Подобные системы существуют в мире, но они частенько требуют дополнительного нагрева и высокого давления. А мы можем проводить этот процесс в нормальных условиях при комнатной температуре и при обычном давлении. Одним словом, нам нужен минимум дополнительного оборудования и энергозатрат.

А еще Ольга комбинирует органическую химию с плазмоникой как новый метод и новые химические реакции.

– Понимаете, мне скучно заниматься чем-то одним: у меня много самых разных проектов не всегда близких по темам, но там есть связующие нити. Я специально стараюсь заниматься очень разными вещами, потому что это позволяет находить неочевидные подходы для других исследований. Главное, что мне все это очень интересно, – подчеркивает ученый-универсал.

Маски для утилизации

В ближайших планах Ольги Гусельниковой – реализация проекта, в чем-то схожего с исследованием СО2, с той лишь разницей, что за основу изучения берутся различные полимерные отходы, например пластиковые бутылки и медицинские полипропиленовые маски, которыми сейчас усеяна вся планета. С помощью различных химических модификаций ученые планируют получать из этих отходов такие материалы, которые использовались бы как абсорбенты, то есть могли бы очищать воду от различных загрязнителей и деградировать под действием солнечного света.

Сила коллаборации

– Конечно, ни один проект невозможно реализовать в одиночку, это всегда командная работа, – подчеркивает Ольга. – У нас есть группа в ТПУ под руководством Павла Сергеевича Постникова. В нее входят молодые исследователи и опытные ученые. Часто привлекаем к работе наших аспирантов и студентов. Есть много зарубежных партнеров из Чехии, Франции, Англии. Так что это не только наша отдельная группа, это большая сеть ученых по всему миру, с помощью которых мы эти проекты вместе реализуем.

Я убеждена, что очень важно попасть в правильный научный коллектив, который ставит перед собой амбициозные, интересные научные задачи, активно и плодотворно работает, имеет тесные связи с зарубежным научным сообществом, потому что сегодня только в кооперации с коллегами можно делать действительно стоящую науку. Мне в этом смысле однозначно повезло. Коллектив Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий именно такой.

А будущее, уверена Ольга, не останется за какой-то одной конкретной наукой, потому что даже сейчас выпускница школы химических и биомедицинских технологий не может утверждать, что занимается чистой химией: все чаще глобальные разработки происходят на стыке нескольких дисциплин. В своих исследованиях она использует знания по химии, материаловедению, физике и иногда биологии.

– Мне кажется, что в будущем все науки смешаются, и только с помощью коллаборации между учеными из различных отраслей можно будет действительно достигнуть каких-то высоких результатов, – резюмирует Ольга Гусельникова.

Автор: Татьяна Александрова