На федеральной территории Сириус завершился XXII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. Впервые за всю его историю организаторы включили в программу большой образовательный блок для школьников. В рамках этой программы учащиеся 8–11-х классов, прошедшие несколько этапов отбора, получили возможность в течение двух недель стать частью научных команд и включиться в решение реальных задач, которыми в настоящее время занимаются российские ученые. Такой подход позволил участникам применить на практике знания, научиться междисциплинарному подходу и лучше понять собственные стремления и интересы.
Одна из команд исследовала фотоактивные пигменты растений семейства порфиринов – хлорофиллы, а также сравнивала свойства природных порфиринов со свойствами их синтетических аналогов – фталоцианинов, которые можно использовать при разработке инновационных материалов. Хлорофиллы участвуют в фотосинтезе, в этом процессе, кроме выделения кислорода, возможна побочная реакция: под действием света хлорофиллы могут активировать молекулы кислорода, и образующиеся при этом активные формы кислорода (АФК) способны повредить клетки растений. Несмотря на то, что генерация таких форм является негативным процессом для растительных клеток, контролируемое образование АФК может использоваться в положительном ключе.
«Порфирины и фталоцианины можно применять в медицине для борьбы с онкозаболеваниями. Если ввести такие пигменты в патологическую клетку, а затем воздействовать на нее светом, то генерация активных форм кислорода приведет к гибели злокачественных образований. Я с детства интересовался естественными науками, а в будущем хочу работать на стыке химии и медицины. Я приехал на съезд, потому что мне хочется как можно раньше приобщиться к профессиональному сообществу и посмотреть, чем живет современная наука», – прокомментировал 10-классник из Новосибирской области Матвей Грингольц.
На программе школьники получили возможность исследовать модельную реакцию, имитирующую процесс такой терапии.
Медицинский проект реализовала еще одна научная группа. Участники проекта занималась изучением свойств и синтезом наночастиц диоксида церия. В последние годы ученые установили, что неорганические вещества в наноразмерном состоянии способны участвовать в биохимических процессах, выполняя при этом функции природных катализаторов – ферментов. В рамках проекта в качестве объекта исследования был выбран диоксид церия. Он может проявлять так называемую ферментоподобную активность, то есть выполнять функции определенных ферментов: селективно катализировать химические реакции. Диоксид церия прост и дешев в производстве, его можно использовать в качестве компонента заживляющих мазей и солнцезащитной косметики. На сегодняшний день активно изучается его применение для тераностики (терапии и диагностики) онкозаболеваний.
«Химия вдохновляет меня своим невероятным разнообразием и огромным полем для исследований. Я пришел в проектную деятельность из олимпиадной химии – это очень важная и интересная глава моей жизни. На проекте мы под руководством наставников сами синтезировали наночастицы диоксида церия и проанализировали их разными современными методами. Сейчас перспективы применения таких наночастиц активно изучают научные сообщества, в частности, для терапии онкозаболеваний. Нанозимы (наночастицы, проявляющие функции ферментов) могут быть использованы для воздействия на содержание в опухолевых клетках активных форм кислорода, что может привести к разрушению опухолевых клеток или замедлению их роста», – рассказывает 10-классник Президентского физико-математического лицея № 239 Санкт-Петербурга Никита Папсуев.
Еще одной команде предстояло изучить основы рамановской спектроскопии, которая строится на взаимодействии света с веществами. Рамановская спектроскопия может применяться для сверхчувствительного анализа и производства сенсоров. Метод позволяет быстро и точно идентифицировать химический состав веществ. Это открывает огромные перспективы для его использования в медицинской аналитике, пищевом производстве, машиностроении – везде, где необходимо проводить глубокий анализ составов и контроль качества.
«Особенность программы заключалась в том, что мы получили возможность напрямую взаимодействовать с действующими учеными. Мы чувствовали себя не учениками, а, скорее, коллегами. Было очень интересно примерить на себя данный формат работы, почувствовать этот ритм жизни в целом. Такой формат дает представление о том, как ведется работа научных сотрудников, как взаимодействовать в коллективе, какие навыки и знания важно получить и что представляет из себя работа ученого в целом, ведь многие из нас намерены пойти именно по этому пути», – говорит 11-классница лицея № 38 Нижнего Новгорода Анна Железнова.
Итоги работы команды представили на научной конференции в конце Менделеевского съезда. Руководителями проектов выступили члены Российской академии наук и действующие научные сотрудники Московского педагогического государственного университета, Троицкого обособленного подразделения Физического института имени П.Н. Лебедева Российской академии наук и МГУ имени М.В. Ломоносова. Эксперты отмечают, что по итогам некоторых из проектов планируется подготовить научные публикации в соавторстве с участниками программы.
