отдел кинетики химических и биологических процессов

Лаборатории комплексной оценки антиоксидантов

Лаборатории комплексной оценки антиоксидантов
Заведующий - д.х.н., Мисин Вячеслав Михайлович
Телефон: 939-74-18; 939-74-09

Лаборатория комплексной оценки антиоксидантов в своем развитии прошла несколько этапов. Первоначально это была лаборатория инженерных проблем электроники органических материалов, созданная в 1997 году в Отделе электроники органических материалов, возглавляемом членом-корреспондентом РАН Александром Анатольевичем Овчинниковым. В момент организации лаборатории основными научными направлениями работы были следующие: создание, изучение свойств, исследование возможных областей применения и внедрение разнообразных органических материалов со специальными свойствами: ферромагнетизм, фото- и фотоэлектрическая чувствительность, высокие термостойкость и коксовый остаток, малые коэффициенты трения, ионная проводимость, фото-, сольвато-, термо- и пьезохромизм, модифицированные углеродные волокнистые материалы; разработка и внедрение датчиков и измерительных устройств различных типов, позволяющих регистрировать низкие давления (до 10-20 мм водяного столба). В соответствии с этим в состав лаборатории входили химики, химики-технологи, специалисты в области измерительной техники: Мисин В.М. - заведующий лабораторией, доктор химических наук; Беликов Л.В. - кандидат технических наук, старший научный сотрудник; Кыскин В.И. - кандидат химических наук, старший научный сотрудник; Рудакова Л.Н. - кандидат химических наук, старший научный сотрудник; Александрова Н.Л. - младший научный сотрудник; Горюнова Л.Н. - инженер; Попова Н.Е. - лаборант. К сожалению, за время своего существования лаборатория трижды полностью заменила свой состав, что требовало определенных усилий по обучению новых сотрудников лаборатории. Тем не менее, лаборатория не только проводила перспективные долговременные фундаментальные исследования, но и успешно внедряла результаты проведенных исследований. В лаборатории продолжались широкие исследования в области создания разнообразных материалов на основе олигомеров, содержащих связи -С≡С-. Такие олигомеры получаются в результате селективной гомо- и сополимеризации поли-пара-диэтинилбензола. Полученные материалы могут представлять собой в частности: композиционные ферромагнетики; высокотермостойкие связующие с высоким коксовым остатком; модификаторы промышленных фенольных смол, предназначенных для производства трехмерных полимеров; модификаторы углеродных волокнистых материалов, предназначенных для изготовления специальных изделий на их основе; модифицированные и металлизированные углеродные волокнистые материалы, предназначенные для изготовления щеток и колец электродвигателей с хорошей коммутацией; тонкопленочные резистивные материалы.

Поскольку многие «закрытые» направления науки и техники переориентировались к этому времени на гражданскую продукцию в соответствии с конверсионными Программами, то часть традиционных направлений получила новые акценты. В частности, первоначальная работа по созданию ферромагнитных материалов начиналась с КБ им. Сухого и предполагала по своему завершению создание радиопоглощающего покрытия на самолетах - невидимках. Целью не военного решения проблемы поглощения электромагнитного излучения являлось создание ферромагнитного материала, способного защищать людей от электромагнитного излучения, генерированного радарами и мощными передатчиками, например передатчиком останкинского телецентра. Применение классического ферромагнетика (например, железа или его соединений) требовало применения очень толстых, тяжелых покрытий на защищаемых объектах (толщиной 5-10см) в соответствии с физическим законом поглощения излучения. По этой причине на защищаемых объектах необходимо было создать тонкое покрытие, толщина которого была бы много меньше, чем ½ длины волны источника электромагнитного излучения. Тогда в лаборатории и начались работы по созданию ферромагнитного материала, базирующиеся на следующей теоретической предпосылке, разработанной в отделе Электроники органических материалов. Ферромагнитный материал может представлять собой парамагнитную матрицу, содержащую небольшое количество микрофазы (по новой и модной терминологии – нанофазы) классического ферромагнетика. В этом случае на защищаемых объектах удалось бы создать тонкое покрытие, толщина которого была бы много меньше, чем ½ длины волны электромагнитного излучения. Действительно, удалось получить первые образцы ферромагнитного материала, представляющие собою парамагнитную матрицу из полисопряженного полимера с включением 5-7% ферромагнитного π-комплекса поли-пара-диэтинилбензола.

Одновременно решались другие задачи, в том числе по конверсионным программам. С учетом технологий микроэлектроники был спроектирован монокристаллический кремниевый упругий элемент для измерительных приборов, позволяющих измерять предельно низкие давления (≥10 мм водяного столба). Была разработана технология его изготовления. По разработанной технологии изготовлена серия монокристаллических кремниевых упругих мембран (АО «Элит», г. Киев). С применением кремниевых мембран изготовлены макеты датчиков малых давлений на диапазон давлений от 0 до 0.1 МПа (10 000 мм вод. ст.) с разрешающей способностью 10 Па (1мм. вод. ст.). Макеты испытаны на эталонных установках во ВНИИ МС Госстандарта и АО «Совтигаз». Датчики позволяли измерять не только уровень жидкости, но и плотность жидкости с погрешностью порядка ±0.25 %. Предложено создавать на их основе гидростатические плотномеры нефтепродуктов.

Было проведено математическое моделирование U-образного сообщающегося сосуда, имеющего разные диаметры левого и правого вертикальных участков и разное расстояние между ними. Разработанную систему предложено использовать: в качестве гидромеханических нивелиров для определения перемещений крупных гидротехнических сооружений (плотин), фундаментов технологического оборудования АЭС; в контрольно- измерительных системах путевых машин, контролирующих продольный и поперечный профили рельсовой железнодорожной колеи; для определения углов тангажа и крена летательных аппаратов. С целью доработки среднемагистрального самолета ТУ 214 до уровня дальнемагистрального был создан опытный образец ультразвуковой топливо измерительной системы для измерения остатков топлива в дополнительных баках самолета. Образец прошел частично наземные испытания на Казанском авиационном производственном объединении имени С. П. Горбунова.

В эти и последующие годы исследуются процессы флоккуляции промышленных латексов в присутствии небольших количеств (1,7-18 кг/т каучука) различных катионных коагулянтов. Разрабатываются соответствующие новые технологии выделения каучуков из промышленных латексов. Традиционные отечественные и зарубежные технологии базируются на применении больших количеств минеральных солей (180-1000 кг NaCl / т каучука), которые сбрасываются в водоемы. Разрабатываемые экологически приемлемые технологии обладают следующими положительными отличиями: полимерные коагулянты являются структуро-образователями почвы и имеют низший 4 класс опасности; по своему качеству выделенный каучук полностью отвечает ГОСТ и ТУ; технологии не требуют существенных изменений в традиционной технологии выделения каучуков из латексов и не требуют никаких капиталовложений; суммарный экологический ущерб в России может быть уменьшен за счет отсутствия сброса NaCl на 135 000 т/год и уменьшения объема промышленных стоков на 8-10% (240 000 м3/год); полимерные коагулянты производятся российской промышленностью. Данная работа проводилась в тесном сотрудничестве со специалистами из г. Воронежа, возглавляемыми д.т.н. С.С. Никулиным – бывшим аспирантом ИХФ РАН, успешно защитившим диссертацию в области синтеза и изучения свойств фотоэлектрочувствительных полимеров фенотиазина.

В 1999 году лаборатория перешла в Отдел кинетики биологических и химических процессов и получила новое название - лаборатория перспективных материалов и технологий, что было связано с появлением новых научных направлений и задач, а именно: созданием новых полимерных материалов для медицины и здравоохранения; созданием измерительных систем с применением новых материалов и технологий; разработкой новых экологически чистых технологий. Одновременно в рамках тематики лаборатории были продолжены исследования в области создания материалов со специальными свойствами.

В этот период работы лаборатории впервые синтезированы представители нового класса трехблочных полимеров – полиацетиленсилоксануретаны, которые могут представлять интерес при создании изделий медицинского назначения (газопроницаемых мембран, контейнеров для хранения крови, материалов для аллопластики и др.). Данные полимеры представляют интерес и при создании фото- и пьезохромных материалов, которые могут использоваться в тактильно чувствительных датчиках или индикаторах. Строение, химические и физико-химические свойства этих полимеров могут целенаправленно регулироваться путем выбора типа и соотношения исходных реагентов.

Разрабатываются новые эффективные дезинфектанты класса четвертичных солей, отличающихся следующими положительными свойствами: по параметрам острой токсичности относятся к классу малотоксичных веществ (4 класс токсичности); эффективны при инфекциях бактериальной (включая туберкулез), вирусной этиологии, кандидозах и дерматофитиях; невысокая цена; простая технология получения и наличие отечественных источников сырья. Разработанные средства «Септопол» и «Септопол плюс» разрешены к применению и предназначены для следующих целей: проведения профилактической, текущей и заключительной дезинфекции в лечебно-профилактических, детских учреждениях, инфекционных очагах (поверхности в помещениях, поверхности приборов и оборудования, жесткая мебель, санитарный транспорт и транспорт для перевозки пищевых продуктов, мусоросборники, сантехническое оборудование, уборочный инвентарь, предметы ухода за больными, средства личной гигиены, игрушки, белье, посуда столовая и лабораторная, столовые приборы, изделия медицинского назначения, медицинские отходы); профилактической дезинфекции на предприятиях коммунально-бытового обслуживания, учреждений образования, культуры, отдыха, спорта, учреждениях пенитенциарных и социального обеспечения; для использования населением в быту. Было организовано промышленное производство и реализация разработанных дезинфицирующих препаратов «Септопол» и «Септопол плюс» (ООО «ФармКомпонент»). На дезинфектант «Септопол плюс» получено положительное заключение Главного военного клинического госпиталя им. академика Н.Н.Бурденко Министерства обороны, на основании чего средство может поставляться в подразделения Министерства обороны.

В результате обширных исследований процессов флоккуляции промышленных латексов была показана целесообразность применения катионных флоккулянтов для выделения промышленных каучуков. На основании разработанной новой технологии коагуляции промышленных латексов выпущена опытная партия эмульсионного каучука СКС-30 АРК на пилотной установке опытного цеха ОАО «Каустик» (г. Стерлитамак, Башкирия). Выделенный каучук полностью отвечает ГОСТ и ТУ.

Впервые были проведены исследования по возможности использования промышленных волокнистых хемосорбентов для дополнительной очистки поверхностных стоков от тяжелых металлов. Экологически важная работа проводилась с целью уменьшения содержания высокотоксичных тяжелых металлов в водоемах рыбохозяйственного значения (малые реки бассейна р. Москвы). Показано, что предложенный подход позволяет в 42 раза уменьшить количество тяжелых металлов. Были спроектированы и изготовлены экспериментальные образцы фильтров очистки поверхностных стоков от тяжелых металлов. На московском очистном сооружении "Покровские холмы" смонтирован узел дополнительной очистки стоков от тяжелых металлов с использованием батареи экспериментальных образцов фильтров. В ходе проведения натурных испытаний показано уменьшение содержания тяжелых металлов в 1.4 – 7 раз с применением экспериментальных образцов фильтров.

При продолжении исследований в области создания материалов со специальными свойствами показана перспективность применения полимеров на основе п-диэтинилбензола в качестве модификаторов олигоэфиракрилатов, а также промышленных фенольных смол, предназначенных для изготовления высокотермостойких углерод-углеродных композиционных полимерных материалов специального назначения. Были изучены тонкие слои, полученные из ряда полисопряженных полимеров. Обнаружено, что тонкие слои полимеров обладают фотоэлектрической чувствительностью. Показано, что эти слои являются первым реальным примером нового, ранее неизвестного класса фоторезистов, которые одновременно являются негативными и позитивными в зависимости от условий воздействия на них. Подобные слои можно применять в качестве визуализирующих материалов для сухой фотолитографии - нового прогрессивного подхода при получении изделий микроэлектроники. Разработка и применение таких технологий позволяет исключить из технологий применение растворителей или травителей. Была разработана математическая модель измерителя масс протекающих по трубопроводам жидкостей (газов). Исследование этой модели показало, что измеритель должен обладать положительными свойствами: может одновременно измерять и расход массы протекающей жидкости, и её плотность; при этом измерение плотности возможно при покоящейся в трубопроводе жидкости; может измерять направление расхода; не вносит гидравлического сопротивления (отсутствие потерь); должен обладать высокой надёжностью - отсутствуют какие-либо детали в измеряемом потоке. Позже с использованием этой математической модели был изготовлен действующий макет устройства, позволяющего работать в 2-х режимах: насоса, не вносящего гидравлическое сопротивление и не травмирующего перекачиваемые биологические (или другие) жидкости; устройства, одновременно измеряющего и расход массы протекающей жидкости, и её плотность.

В 2007 году перед лабораторией была поставлена новая задача по разработке и созданию системы комплексной оценки содержания и активности биоантиоксидантов в различных объектах, включая лекарственные растения, продукты питания, биологически активные вещества. В связи с этим лаборатория получила новое название – лаборатория комплексной оценки биоантиоксидантов.

Главным направлением деятельности лаборатории стала разработка системы комплексной оценки биоантиоксидантов: разработка единой системы показателей (терминологии) и общепринятых единиц измерений в области антиоксиданты; проведение сравнительных испытаний разнообразных методов оценки биоантиоксидантов, в том числа электрохимических методов; проведение метрологических исследований методик выполнения измерений и их аттестация; разработка стандартных образцов и их аттестация; оценка границ применимости известных и предлагаемых методов оценки биоантиоксидантов.

В соответствии с новым направлением деятельности лаборатории проводится сравнительный анализ различных, в том числа электрохимических, методов оценки биоантиоксидантов в пищевых продуктах, лекарственных растениях и биологически активных добавках (БАД-ах). В результате анализа существующих методов оценки АО было установлено: в применяемой в настоящее время нормативной документации не предусматривается оценка количества и качества биоантиоксидантов в перечисленных объектах; отсутствуют единая терминология, единые показатели и нормы антиоксидантов; отсутствуют аттестованные методики выполнения измерений и стандартные образцы. По этой причине необходима разработка комплексной системы оценки содержания и активности биоантиоксидантов, которая позволит в перспективе: применять единые обоснованные требования к вновь разрабатываемым методикам выполнения измерений и соответствующим новым приборам; объективно контролировать показатели биоантиоксидантов производителям, продавцам и потребителям на всем жизненном цикле продукции (создание, транспортировка, хранение, использование, утилизация); создать предпосылки для добровольной сертификации широкого круга продукции по показателям антиоксидантов.

Проведенный лабораторией в 2004 году в ИБХФ РАН научно-практический семинар «Методы оценки антиоксидантной активности биологически активных веществ лечебного и профилактического назначения» продемонстрировал острую необходимость скорейшей разработки и распространения информационного документа. Этот документ, прежде всего, должен регламентировать и рекомендовать применение терминов и единиц измерений в области антиоксидантов специалистами как академической, так и прикладной науки из различных областей (химия, пищевая промышленность, медицина). Поэтому впервые в области антиоксидантов был разработан стандарт организации СТО ИБХФ РАН 1.0-2008 «Антиоксиданты. Химический анализ и определение показателей качества. Термины и определения». На базе СТО ИБХФ РАН 1.0-2008 разработан проект национального стандарта. Проводятся необходимые мероприятия с целью введения национального стандарта в действие в соответствии с правилами Ростехрегулирования (бывший Госстандарт).

Лабораторией разработано несколько методик выполнения измерений и проведены соответствующие метрологические исследования этих методик. Только применение аттестованных методик позволит достоверно сравнивать результаты, полученные в различных лабораториях и организациях на различных приборах и установках. Тем самым будут созданы предпосылки для добровольной оценки и сертификации широкого круга продукции, содержащей антиоксиданты, производителями, продавцами и потребителями этой продукции.

По результатам проведенного научно-практического семинара «Методы оценки антиоксидантной активности биологически активных веществ лечебного и профилактического назначения» в 2005 году лабораторией был подготовлен и издан сборник докладов, сделанных на этом семинаре. В 2006 году в рамках XIII Российского национального конгресса «ЧЕЛОВЕК И ЛЕКАРСТВО» лабораторией был организован тематический семинар ИБХФ РАН «Биоантиоксиданты. Лекарственные препараты и биологически активные вещества».

По результатам научной деятельности лаборатории сотрудниками лаборатории опубликовано 57 статей, в том числе: 47 - статей в отечественных журналах и сборниках и 10 - статей в зарубежных журналах. Лаборатория осуществляет тесный контакт с ВУЗами Москвы. Осуществлялось руководство 10 дипломными работами студентов МИТХТ и МГТУ. Под руководством В.М. Мисина проведена совместная работа с кафедрой синтеза полимеров МИТХТ по теме «Исследование особенностей полимеризации дифенилбутадиина в присутствии кобальткарбонильного комплекса». К.т.н. Л.В. Беликовым в Российской академии путей сообщения был подготовлен и прочитан курс лекций «Современные средства измерений геометрических параметров рельсовой колеи», на кафедре «Автоматизированные системы управления» Института управления и информатизационных технологий МГУ путей сообщения прочитан курс лекций «Датчики неэлектрических величин в системах обеспечения безопасности железнодорожного сообщения».

В соответствии с главной задачей лаборатории, а так же в продолжение развития других работ в лаборатории в перспективе будут развиваться следующие направления: разработка комплексной системы оценки активности природных и синтетических антиоксидантов лечебного и профилактического назначения, в том числе - издание и распространение стандарта организации СТО ИБХФ РАН 1.0-2008 «Антиоксиданты. Химический анализ и определение показателей качества. Термины и определения»; разработка национального стандарта на базе стандарта организации СТО ИБХФ РАН 1.0-2008; его регистрация в «Ростехрегулировании»; проведение сравнительных испытаний методик, предназначенных для измерений в области антиоксидантов; разработка и аттестация неинвазивных оперативных электрохимических методик определения содержания биоантиоксидантов в биологических жидкостях. Планируется проведение физико-химических исследований состава и свойств инкрета аллогенного и ксеногенного биоматериала (орган, ткань, клетки: печень, почки, щитовидная железа, островковая ткань поджелудочной железы) с целью развития новых подходов в трансплантации. В области создания материалов со специальными свойствами планируется разработка полимерных фильтрующих волокнистых антисептических материалов, предназначенных для очистки воды от патогенных микроорганизмов; разработка опытных образцов фильтров очистки поверхностных стоков от тяжелых металлов и их испытание на очистных сооружениях г. Москвы.

Лаборатории комплексной оценки антиоксидантов
Яндекс.Метрика