Хемосенсорные системы ученых Приморья "учатся" у живых организмов

Любой живой организм, прежде чем погибнуть, пытается приспособиться к изменениям. И эти процессы можно зафиксировать оптическими методами – Сергей Вознесенский

ZRPRESS.Ru и Деловая газета «Золотой Рог» продолжают проект «Экология, наука и бизнес Дальнего Востока». Главные задачи - акцентировать внимание на наиболее острых экологических проблемах региона, выяснить возможные пути их решения через создание и внедрение в практику научных разработок - технологий, ноу-хау, а также определить «цену вопроса» и инвестиционный интерес бизнеса и делового сообщества в сохранении уникальной природы Дальнего Востока. Нашими экспертами стали ведущие ученые Приморья и Дальнего Востока.

«На стыке различных наук мы получаем принципиально новые результаты»

Что касается газов биогенного происхождения, то данные исследования могут получить выход на целое направление, связанное с созданием миниатюрных приборов, позволяющих определять свежесть продуктов. Дело в том, что процессы биохимического распада белков, содержащихся, к примеру, в мясе и мясных продуктах, приводят к ухудшению потребительских свойств мясных изделий, ухудшая экологию питания человека. При этом уже на начальных стадиях биодеградации выделяются так называемые биогенные амины, определение наличия которых можно использовать для тестирования безопасности продовольствия. Наиболее перспективным способом здесь видится создание чувствительных к появлению аминов наноструктурных пленок, которые можно наносить на упаковку, в которую завернут продукт. Посветив на эту пленку светодиодом, можно определить степень свежести продукта по ее цветовой реакции.

«Природа умнее нас»

Другое направление создания хемосенсорных систем связано с использованием природных систем и живых организмов. - Мы знаем, что Природа умнее нас. В море и пресных водоемах существует множество организмов, которые хорошо реагируют на изменение состава водной среды. Например, все мы наблюдали красные приливы в море или цветение водоемов. Таким образом живущие там микроорганизмы, в первую очередь микроводоросли, реагируют на изменения среды своего обитания. Кроме того, микроводоросли первыми стоят в пищевой цепочке морских организмов, попадающих на стол человека. Любой живой организм, прежде чем погибнуть, пытается приспособиться к изменениям. И эти процессы можно зафиксировать оптическими методами. - В чем суть этих методов? - Все мы из школьной программы знаем о наличии хлорофилла, который является главным элементом фотосинтеза зеленых растений, в том числе микроводорослей. Если осветить кювету с культурой микроводорослей лазерным светом определенной длины волны, к примеру синим, то мы увидим, что кювета засветится красноватым светом. Это явление называется лазерно-индуцированной флюоресценцией хлорофилла, содержащегося в микроводорослях. Микроводоросли поглощают свет одной длины волны, а излучают свет другой длины. В зависимости от того, в каких условиях находятся водоросли, в угнетенном или неугнетенном состоянии, наблюдается изменение интенсивности, цвета и других параметров флюоресценции. Таким образом, по параметрам лазерно-индуцированной флюоресценции можно судить о состоянии микроорганизмов и наличии тех или иных угнетающих факторов - солей тяжелых металлов, органических загрязнителей и др. Исследуя это явление для разных культур микроводорослей, мы ведем разработки чувствительных датчиков и систем. В поисках микроорганизмов-сенсоров мы сотрудничаем с коллегами из Института биологии моря (ИБМ) ДВО РАН и Биолого-почвенного института ДВО РАН. Биологи культивируют и предоставляют нам чистые культуры микроводорослей: ИБМ владеет одной из лучших в мире коллекций. Каждый вид микроводорослей по-своему реагирует на тот или иной загрязнитель.

- Какие-то результаты вы уже получили? - Мы сделали прибор, который опускаем с судна, и на разной глубине следим за реакциями микроорганизмов. Пока это лабораторный вариант, он работает до глубин 50 м. Мы также поставили себе цель сделать подобный прибор на подводный аппарат. И такие наработки у нас тоже есть. У нас уже есть идеи, как сделать более совершенный прибор, который бы использовал не один, а несколько информативных признаков.

- Действующий прибор изготовлен нашими руками, он уже прошел несколько лет испытаний и мог бы пойти в серию, но на него нет конструкторской документации. Большая проблема в том, что наш институт академический и здесь нет собственного опытного производства. Толчком к внедрению наших разработок мог бы стать запрос на подобные приборы со стороны органов контроля качества продуктов и мониторинга состояния окружающей среды. Но таких запросов нет. Покупаются импортные приборы. Но их нельзя считать полными аналогами, мы делали сравнение и считаем, что наши разработки лучше. Внедрение - это общая проблема большинства академических наработок. Уничтоженные в годы перестройки научно-исследовательские институты и заводские КБ как раз и занимались изготовлением опытных образцов и внедрением их в производство. Надежда ВОРОНЦОВА. Фото предоставлено Лабораторией физических методов мониторинга природных и техногенных объектов.

Специальный проект ZRPRESS.Ru и Деловой газеты «Золотой Рог».