Тема: Иследование физико-химических механизмов формирования супрамолекулярных систем «доставки» лекарственных молекул типа «гость-хозяин) из смешанных твердых фаз

Темы дипломных работ ИХТТМ СО РАН

Тема: Получение изделий из плавленых карбидов гафния и тантала методами лазерной и электронолучевой обработки.

Целью работы является изучении процессов, которые позволили бы получать изделия из карбидов тантала и гафния путем их плавления.

       Для решения поставленной задачи было решено использовать метод лазерной обработки механокомпозитов гафний-углерод. Поток фотонов высокой плотности позволяет быстро разогреть ограниченный объем образца до высокой температуры (свыше 6000°С). Столь высокие температуры позволяют не только инициировать процесс образования карбидов тантала и гафния, но расплавить их и даже довести до кипения.

Материалами для получения высокотемпературных карбидов служили порошки гафния и углерода в виде графита и ламповой сажи. Стехиометрическая смесь порошков, для получения HfC, проходила механохимическую обработку в шаровой мельнице АГО-2. Целью мехактивации было получение механокомпозитов металла с углеродом с увеличенной площадью межфазных границ.Дифракционные исследования фазового состава и морфологии образцов проводились на станции «Дифрактометрия при энергии квантов 33.7 кэВ» ЦКП «Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения». По дифракционным данным, полученным в результате исследований, было установлено, что реакционная смесь меняет фазовый состав от механокомпозита, до карбида. Было выбрано время механохимической обработки 2 мин. За это время образуется механокомпозит углерода с гафнием и практически отсутствует карбид гафния. При воздействии высокоинтенсивного потока фотонов на образец механокомпозита происходит быстрый локальный разогрев части образца и плавление гафния. Процессы взаимодействия соответствующего металла находящегося в жидкой фазе и углерода находящегося в твердой фазе резко ускоряются. Процессы образования карбидов идут с выделением тепла, однако самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) затруднен из-за высокой температуры в зоне реакции и связанными с этим большими потерями на лучеиспускание, которые пропорциональны T⁴. Начавшийся СВС процесс может закончиться без подпитки энергией извне. Если сопровождать фронт процесса лазерным пучком, то после прохождения пучка по поверхности механокомпозита останется дорожка из плавленого карбида.

Научный руководитель: к.х.н. Анчаров Алексей Игоревич, ancharov@mail.ru,
тел. +7-913-987-91-90

Место практики: ИХТТМ СО РАН, ИЯФ СО РАН

 

Тема: Исследование композитов, полученных в результате электронолучевого воздействия на смеси различных тугоплавких веществ.

Первые эксперименты проводились на смеси нитрида бора с вольфрамом и молибденом. Все больший вклад в общий объем энергии вносит атомная энергетика. Атомные электростанции позволяют обеспечить дешевой электрической и тепловой энергией большое количество населения и промышленных предприятий. Однако, увеличение производства энергии влечет увеличение радиоактивных отходов (РАО), которые получаются в результате переработки отработанного ядерного топлива. По этим причинам модернизация контейнеров для транспортировки и хранения РАО является важной задачей. Добавление защитного слоя внутри контейнера незначительно уменьшит внутренний объем. Материал защитного покрытия должен ослаблять поток альфа-, бета-, гамма- и нейтронного излучения. Для этой цели хорошо подходят бориды тяжелых металлов. Атомы металла поглощают альфа-, бета-и гамма- излучение, а атомы бора нейтроны. Кроме этих свойств, бориды обладают высокой температурой плавления и высокой твердостью. Электроннолучевая обработка позволяет быстро разогреть локальную область образца до высоких температур 4000-5000°С. При этом, если в состав образца входят вещества с сильно различающимся удельным весом, не успевает произойти гравитационное разделение компонентов. Существует множество комбинаций из боридов, оксидов, карбидов, силицидов из которых высокотемпературной обработкой получить новые соединения и композиты и исследовать их структуры с использованием синхротронного излучения.

 

Научный руководитель: к.х.н. Анчаров Алексей Игоревич, ancharov@mail.ru,
тел. +7-913-987-91-90

Место практики: ИХТТМ СО РАН, ИЯФ СО РАН

 

 

Тема: Исследование комплексообразования малорастворимых лекарственных веществ из их твердых дисперсиях с полисахаридами и сапонинами.

Тема: Получение и исследование фаизико-химических и фармакологических свойств лекарственных веществ в свойств растворов и твердых фаз механохимически полученных композиций твердых дисперсий растительных материалов с гидрофильными (в том числе природными) полимерами.

Тема: Иследование физико-химических механизмов формирования супрамолекулярных систем «доставки» лекарственных молекул типа «гость-хозяин) из смешанных твердых фаз.

Общее научное направление: "Исследование путей повышения эффективности действия биологически активных веществ с использованием супрамолекулярных систем доставки их молекул.

       На приведенном графике указаны расходы на проведение исследований и разработках новых технологий в основных различных отраслях мировой экономики. 

С лёгкостью можно посчитать. Что расходы на Космос и ВПК, Химпром (новые вещества и материалы), по крайней мере, в 3-4 раза ниже, чем на разработку новых лекарств и биотехнологий их получения. К сожалению, в экономике России эта мировая «пирамида» поставлена с ног на голову…

Разумеется, мы расплачиваемся за это низкой продолжительностью и качеством жизни. Так, весьма примечателен факт, что70% объема продаж лекарств в России приходится на импортные препараты, которые значительно дороже отчественных..

Для эффективного развития экономики и повышения уровня жизни наших людей эта ситуация должна меняться. Думайте сами!

Очень важное направление исследований – синтез новых лекарственных молекул. Так называемое Drug Discovery (DD). Научные исследования в этом направлении создали тысячи лекарственных средств за последние 1,5 – 2 века. Однако в настоящее время, в связи обнаруженными «ошибками» и недостаточной изученностью фармакологических свойств новых веществ, это направление требует очень значительных затрат не менее ~ 1 млрд. $ и более 10 лет на необходимое проведение фармакологических и пр. тестов, а также на регистрацию таких препаратов. Так, например, можно указать, что из десятков тысяч предварительно тестированных на разных уровнях биологически активных веществ, для использования в качестве лекарств разрешается только не более 1-2 препаратов.

Однако существует другое инновационное направление развития современной фармацевтики, которое в настоящее время занимает лидирующее место в объеме финансовых вложений объем исследований и продаж на мировом рынке – это создание так называемых систем целевой доставки лекарственных веществ до чувствительных рецепторов организма человека и животных, так называемая «технология систем доставки лекарств» (DDS). Такое направление исследований позволяет повысить эффективность уже используемых и изученных препаратов, снизить вероятность возникновения нежелательных побочных эффектов их применения и в целом повысить их фармакологическую результативность.

В таблице приведены сравнительные данные по продажам инновационных лекарственных средств, произведённых по технологиям Drug Discovery and Drug Delivery

Объем мирового рынка	Sales, billions $, Year 2016
Drug Discovery	~ 34 US $
Drug Delivery	~ 200 US $

 

В данном резюме невозможно раскрыть все многообразие этих исследований и разработанных и использующихся в медицинской практике препаратов.

Однако очевидно, что именно направление Drug Delivery является ведущим в тренде мирового развития Фармации. Это направление имеет особое значение для стран, где требуется обеспечение населения недорогими эффективными лекарственными препаратами в наиболее короткое время, к которым прямо относится ситуация на фармацевтическом рынке РФ.

Направление исследований группы механохимии органических соединений – создание инновационных биологически активных препаратов для медицины, ветеринарии и сельского хозяйства на основе уже широко используемых и проверенных лекарственных/биологически активных субстанций, но обладающих вследствие применения оригинальной механохимической технологии и выбора т.н. вспомогательных, а на самом деле структурообразующих для формирования супрамолекулярных систем «доставки» веществ, обеспечивающих повышенную эффективность и безопасности применения лекарственных/ветеринарных и др. биопрепаратов за счет повышения их их водорастворимости, мембранной проницаемости и биодоступности. Результатом таких исследований является многократное снижение действующих доз и понижения нежелательных токсических эффектов. Эти результаты продемонстрированы нашими исследованиями на примере десятков лекарственных субстанций.

 

Научный руководитель: д.х.н., гл.н.с. Душкин Александр Валерьевич, avd@ngs.ru,
Тел. +7-913-911-75-26

 

Место практики: ИХТТМ СО РАН