Разработка курских учёных поможет в медицине, ветеринарии и экологии

Безопасный краситель текстиля сигнализирует о патологических процессах биологической среды Такой индикатор способен реагировать на изменение водородного показателя среды и косвенно на микроорганизмы в воде или организме животного и человека. Курские учёные благодаря разработке усовершенствовали медицинские бинты, их уже апробировали в ветеринарии, следующим этапом может стать сигнальная текстильная тест-система для мгновенного мониторинга водородного показателя (рН-среды водных объектов). Это поможет обнаружить вредные сбросы на очистных сооружениях ещё до появления неприятного запаха, а позже отследить момент, когда вода станет чище. Такой индикатор станет полезным и для владельцев рыбопитомников. Учёные из лаборатории КГУ рассказали «КИ», как придумали эти маркёры, кто успел их оценить и есть ли шанс внедрить их на городских очистных сооружениях. Оценил Сергей Шойгу Научно-исследовательская лаборатория органического синтеза (НИЛОС) создана на базе Курского государственного университета в 2011 году. Возглавляет её старший научный сотрудник Татьяна Кудрявцева. Направлений у лаборатории много. Одно из них – разработка индикаторного текстиля, относящегося к современным средствам для экспресс-анализа. – Эта идея рождена не нами. Она существует в мире давно. Но мы разработали её новый вариант. «Индикаторный текстиль» появился в нашей лаборатории в 2014 году. Отправной точкой стал совместный с КГМУ проект интерактивного перевязочного материала. Это была чрезвычайно интересная совместная работа большого коллектива. Авторами данной разработки от КГУ стали руководитель НИЛ «Органического синтеза» Татьяна Кудрявцева, заведующая кафедрой химии КГУ Илона Кометиани и доцент кафедры химии КГУ Лариса Атрепьева, – рассказывают учёные. Речь идёт о перевязочном материале, окрашенном химическим раствором, который меняет цвет в зависимости от уровня кислотно-щелочного баланса раны. – Это уникальный состав, которым можно пропитать бинт или пластырь. Раствор окрашивает материалы в рыжий цвет. А если рана начинает гноиться и, соответственно, менять уровень кислотно-щелочного баланса, то место становится ярче, окрашивается разными оттенками малинового. Но когда рана заживает, материал тоже «сообщит» об этом, изменив цвет на бледно-оранжевый, – рассказывал член исследовательской группы хирург, доцент Арсен Григорьян. Важно, что сам реагент не попадает в рану. Эмпирическим путём исследователи выяснили, что краситель не сходит с текстиля. В 2015 году проект – бинт-индикатор занял второе место в региональном конкурсе «Инновации года». Учёные поняли, что больше всего изобретение пригодится тем, у кого нет возможности регулярно обследовать рану и нет времени на её обработку. И показали этот бинт военным. Для испытаний в полевых условиях разработчики даже создали перевязочный материал в защитном цвете: сером, песочном и болотном. – Это изобретение очень заинтересовало военных, и нас пригласили на специальную выставку Минобороны. Мы там были единственными представителями Курской области. Сергей Шойгу осмотрел тогда лишь часть представленных инноваций со всей страны, но к нам зашёл. Он одобрил эту работу и сказал, что нужно продолжить эти исследования. По результатам этой встречи мы подписали договор о сотрудничестве с военно-медицинской академией Санкт-Петербурга им. С.М. Кирова о проведении доклинических и, возможно, клинических исследований, – рассказала руководитель исследовательской группы Татьяна Кудрявцева. Диагноз свиноматкам Пока медики выясняли, насколько безопасен продукт для человека, коллектив лаборатории обратил внимание на ветеринарию. Особенный интерес вызывали болезни животных, связанные с патогенными микроорганизмами. – В 2019 году мы начали сотрудничать с Всероссийским научно-исследовательским ветеринарным институтом патологии, фармакологии и терапии РАСХН в Воронеже. Его специалисты давно занимаются исследованиями болезней свиноматок. Развитие заболеваний не явно, например, скрытый эндометрит. Его сложно обнаружить, но если не лечить, то поросят от заражённых свиноматок нельзя использовать в хозяйстве. Чтобы вылечить животное, перед осеменением нужно знать о его заболевании. Мы приехали и предложили им идею нашего индикатора кислотности среды, – говорит заведующая кафедрой химии КГУ Илона Кометиани. Воронежские специалисты попробовали. Они провели исследования на 100 животных. На специальный катетер для осеменения сверху был надет текстиль, пропитанный красителями курских учёных. Затем ветеринары касались им той стенки слизистой, которая даёт необходимую индикацию для определения микрофлоры матки. Цвет текстиля сразу обнаруживал и сигналил о патологии. – Эти комплексные испытания проводили всю весну прошлого года. Исследователи сравнивали результаты нашего индикатора с лабораторными. Позже они прислали нам заключение, в котором сказано, что диагностику скрытого эндометрита можно провести с помощью нашего текстиля без дополнительных лабораторных исследований прямо в животноводческих помещениях. Мы считаем, что это наша победа! – отмечает доцент кафедры химии КГУ Лариса Атрепьева. Этот успех в ветеринарии курские учёные считают только началом большой работы. Вонючее лето 2019 В середине июня прошлого года жители Курска столкнулись с масштабной проблемой. По городу разошёлся неприятный запах сероводорода. Позже выяснилось, что его источником стали очистные сооружения, принадлежащие МУП «Курскводоканал». Подрядчик, нанятый заводом «Экотекс», сливал в канализацию жидкость красно-коричного цвета с неприятным запахом. В результате активный ил в водоёмах погиб, а «аромат» нечистот распространился на десятки километров. – Как только мы сами почувствовали запах в городе, мы вспомнили о наших разработках. Появилась идея, и мы начали дорабатывать её. На этот раз нужно было, чтобы краситель был долговечным и прочно закрепился на текстиле. А ещё он должен был иметь обратимый эффект, – говорит сотрудница лаборатории. В результате учёные создали элемент, окрашенный тремя видами красителя: красным, розовым и жёлтым. Каждый из них реагирует на уровень агрессивности среды. Три полоски ткани прикреплены на подрамник, который может постоянно находиться в воде. Если его опустить в воду с нормальной рН-средой, то они не изменят свои цвета. Но как только в водоёмах изменится водородный показатель, текстильные маячки окрасятся в новые цвета: красный превратится сначала в коричневый (тревожный уровень закисления), а потом в чёрный (опасный уровень закисления), а жёлтый превратится в оранжевый (тревожный уровень защелачивания), потом в красный (опасный уровень защелачивания). Реакция начнётся ещё до того, как от воды пойдёт неприятный запах. Как только уровень рН-среды приблизится к норме, индикатор снова изменит цвет. В 2019 году этот проект и ещё 149 участвовали в региональном конкурсе «Инновация и изобретение года». Победили только три. В их числе и идея научно-исследовательской лаборатории органического синтеза КГУ. – Нам нужно встретиться с теми, кто рассчитает наши экономические затраты и поможет реализовать идею. Сразу скажу, что проект недорогой. Процесс обработки текстиля простой, не требующий технологических сложностей. Финансирование зависит от объёмов, – признаётся один из авторов проекта Татьяна Кудрявцева. Исследователи сделали интересные подсчёты. Если перевязать жителей всей России окрашенными бинтами, то специалистам понадобится всего 2 кг красителя. Сварить такой объём в лаборатории можно в течение месяца. Индикатором заинтересовались и рыбные хозяйства. У них продуктивность рыбы очень сильно зависит от рН-уровня водной среды. Такой мониторинг для них будет незаменим. Вообще для измерения существуют специальные приборы, но они требуют калибровки. Это значит, что нужен специалист. Разработка курских учёных-химиков проще и дешевле. А единственное требование к сотруднику, который его обслуживает – не страдать дальтонизмом. – Мы не говорим, что это замена. Это более грубая оценка, но она сигнальная. По нормативам специалист проверяет значение водородного показателя в воде 3 раза в месяц. Наше устройство отследит состояние воды простым визуальным наблюдением в любой момент, – объясняют учёные. Комментарий в тему Соавтора проекта, главный инженер МУП «Курскводоканал» Евгений Спицын: – Очень интересная разработка. Его можно использовать как индикатор сброса в реку или канализацию промышленного стока предприятий. Мы протестировали уже эту ткань. Испытания прошли хорошо. Её плюс – это постоянное пребывание в воде. Таких аналогов в России нет. Если бы у учёных была финансовая помощь, они смогли бы внедрить это повсеместно в течение 2 – 3 лет. Нашей организации это изобретение помогло бы повысить эффективность очистки сточных вод. Я предложил им усовершенствовать это устройство, чтобы не только сигнализировать об отклонениях, но и регистрировать нарушения с помощью использования цифровых технологий. Такой инновационный инструмент я бы установил на промышленных предприятиях. Это помогло бы нам обнаружить, кто и где осуществил незаконный сброс. Алёна Мартынова