Интервью с преподавателем: Алла Генералова

Наноматериалы – не только одно из основных направлений исследований в ИФИБ, но и то, что окружает нас в повседневной жизни. Они повсюду: от технологий таргетной доставки лекарств до парфюмерии. В ИФИБ знакомит студентов с этой темой профессор, доктор химических наук Алла Николаевна Генералова. О ее курсе и научной работе читайте в интервью.

Добрый день! Расскажите, пожалуйста, о себе.

— Добрый день! Меня зовут Генералова Алла Николаевна, профессор, доктор химических наук. Я читаю курс лекций по основам химической модификации наноматериалов. Акцент этого курса сделан на такую модификацию поверхности, которая позволила бы применять наночастицы в биомедицине.

Вы ведете научную деятельность помимо преподавательской работы?

— Да. Я работаю в Институте биоорганической химии, где возглавляю лабораторию полимеров для биологии

Расскажите подробнее об области своей работы.

— Как видно из названия нашей лаборатории, область моих научных интересов включает полимеры, представляющие интерес для биомедицины. В настоящий момент основное направление деятельности связано с использованием полимеров для функционализации поверхности неорганических наночастиц, в частности, наночастиц с антистоксовой флуоресценцией. Под функционализацией подразумевается не только введение реакционноспособных функциональных групп, но и получение покрытий, обладающих особыми свойствами. Такими как гидрофильность, стимул-чувствительность, низкая адгезия к белкам крови, возможность инкапсуляции лекарственных препаратов и других типов наночастиц и др. Последние два свойства необходимо учитывать при создании нанореагентов в in vivo исследованиях. Кроме того, мы ведем активные работы в области тканевой инженерии, связанные с получением полимерных матриц, так называемых «скаффолдов», в качестве носителей клеток для регенерации утраченных тканей. Такие «скаффолды» представляют собой гидрогели, полученные из природных (хитозан, гиалуроновая кислота и др.) или синтетических (полиэтиленгиколи и др.) полимеров за счет нековалентных взаимодействий или при облучении светом из УФ- и ИК-диапазона.

Расскажите, пожалуйста, о предмете вашего курса.

— Курс подготовлен с учетом моего многолетнего опыта работы с различными типами наночастиц и с использованием литературных источников последних лет, включая такие журналы как Nature group, Advanced Materials, ACS Nano.

Предмет моего курса – изучение подходов к модификации поверхности как органических, так и неорганических наночастиц. Органические наночастицы классифицируются по способу получения:

1. из природных и синтетических полимеров;

2. наночастицы, которые синтезируют из мономеров.

Отдельно рассматриваются наноматериалы из углерода, которые получают в виде графита, фуллеренов, нанотрубок, графена, наноалмазов, фотолюминесцентных углеродных точек. Переходными к неорганическим материалам являются наноматериалы на основе кремния. Широкий спектр неорганических наноматериалов представлен наночастицами на основе благородных металлов (золото, серебро), оксидов металлов (Zn, Ti, Fe), а также фотолюминесцентными квантовыми точками и апконвертирующими наночастицами. Каждый тип наночастиц рассматривается по одной схеме: свойства, методы получения, способы модификации, применение.

Главной особенностью наночастиц является наличие высокоразвитой поверхности, а это влечет за собой избыток поверхностной энергии, который наночастицы стремятся снизить за счет агрегации (т.е. за счет уменьшения площади поверхности). В результате в системе будут присутствовать не наночастицы, а их агрегаты, свойства которых будут в корне отличаться от индивидуальных наночастиц. Отсюда вытекает основная цель курса – изучить подходы к получению дисперсий агрегативно-устойчивых наночастиц в среде электролитов, которые входят в состав биологических жидкостей. Эти подходы базируются на теоретических основах коллоидной химии, которые в кратком виде разбираются на первых двух лекциях.

Он является практическим или теоретическим?

— Трудно дать однозначный ответ, потому что в нем рассматриваются причины нестабильности дисперсий наночастиц с теоретической точки зрения, а способы стабилизации и функционализации уже имеют практическое значение. Кроме того, проводятся лабораторные работы, где студенты познают основы работы с наночастицами и способами их модификации.

В рамках какой образовательной программы и на каком году обучения преподается ваш курс?

— В рамках образовательной программы Бионанотехнологии. Студенты знакомятся с этим курсом в первом семестре на 4-ом году обучения.

Какие компетенции получают студенты после прохождения вашего курса?

— Прежде всего, студенты учатся применять базовые принципы коллоидной химии для получения дисперсий наночастиц, с которыми можно уже проводить in vitro и in vivo эксперименты. Получают представление о многообразии наночастиц, способах их получения и модификации, что позволит в будущем выбирать самый оптимальный их тип для решения поставленных задач. Представленные в курсе полимеры, низкомолекулярные соединения, биологические молекулы входят в базу основных молекул-модификаторов поверхности наночастиц, которой необходимо владеть, особенно на первом этапе работы с новым типом наночастиц при выборе способа модификации. Студенты осваивают основные методы работы с наночастицами и знакомятся с приборным парком для их характеризации.

В каких сферах, кроме работы по специальности, можно будет применить компетенции, полученные на вашем курсе?

— Вся наша бытовая и профессиональная деятельность связана с наночастицами. Приведу только несколько примеров. Парфюмерная промышленность, где практически все продукты представляют собой дисперсии или эмульсии наночастиц. Пищевая промышленность, где используются наночастицы в качестве добавок или сами продукты представлены в виде эмульсий (например, молоко). Лакокрасочная промышленность и производство резиновых изделий. Важную роль в медицине играют наночастицы в качестве диагностических препаратов, антибактериальных средств, покрытий и т.д. В оптике, катализе, сенсорах также активно используются наночастицы. Это только малая часть областей применения, которая постоянно расширяется.

Могли бы вы дать какой-нибудь совет студентам и абитуриентам?

— В советское время был плакат с фразой Ф.Бэкона «Знание-сила». В этом лаконичном выражении скрыт очень глубокий смысл: тот кто владеет знаниями, действительно способен идти «впереди планеты всей», он всегда находится в поиске ответов на вопросы, расширяет свои горизонты и всегда на пути к инновациям. Это, конечно, достаточно тяжелый путь, который требует кропотливой работы, но удовлетворение от результата (пусть и незначительного на первых порах) делает жизнь наполненной и позволяет достигать высоких целей.