Проект, посвященный фундаментальным основам спиновых технологий и направленного конструирования умных полифункциональных материалов для спинтроники и молекулярной электроники, был представлен президенту РАН Александру Михайловичу Сергееву. Исследования, о которых шла речь, открывают перспективы для разработки новых методов медицинской диагностики и создания материалов для квантового компьютинга.
Проект относится к приоритетным направлениям научно-технического развития Российской Федерации. Он выполняется в рамках консорциума, головной организацией которого выступает Институт проблем химической физики РАН (Черноголовка). Также в нем участвуют Международный томографический центр СО РАН, Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН (Москва), Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН (Москва) и НИИ физической и органической химии Южного федерального университета (Ростов-на-Дону).
Направлениями исследований проекта являются: спиновая химия (изучение влияния магнитных полей на протекание химических реакций), молекулярная спинтроника (мономолекулярные магниты, спин-вентильные платформы), спиновая гиперполяризация (повышение чувствительности магнитного резонанса), создание полифункциональных материалов (в частности, тераностических платформ) и магнитных сенсоров (соединений с термосенсорными и магнитосенсорными свойствами).
(слева направо) Ренад Сагдеев и Александр Сергеев в МТЦ СО РАН
«От исследований в области спиновой химии мы ожидаем более глубокого понимания протекания химических реакций и механизма формирования химически индуцируемой гиперполяризации. Это направление тесно связано с изучением спиновой гиперполяризации, которое дает нам новые возможности для усиления сигналов в ЯМР и МРТ. Работы в области молекулярной спинтроники предполагают прогресс в конструировании новых молекулярных магнитов, прототипов спин-вентильных устройств и устройств для функциональной молекулярной электроники. Также предполагается создать новые магнитоконтрастные материалы для терапии и МРТ-визуализации, в частности системы, пригодные для реализации бор-нейтронозахватной терапии. Кроме того, мы ожидаем, что будут сконструированы новые магнитные сенсоры: соединения с фото- и термопереключаемыми магнитными свойствами, — рассказывает директор МТЦ СО РАН доктор физико-математических наук Константин Львович Иванов. — Для нас (МТЦ СО РАН) этот проект в первую очередь подразумевает разработку новых подходов для создания спиновой гиперполяризации как источника усиления сигнала в спектроскопии и ЯМР-томографии. Мы разрабатываем подходы, которые в дальнейшем могут быть использованы в медицинской диагностике. Так, можно обсуждать целый ряд перспективных МРТ-исследований, для которых чувствительности традиционных методов принципиально недостаточно. Ярким примером является молекулярная томография, то есть получение пространственного распределения определенной молекулы, например метаболита, в организме».
По словам руководителя проекта, научного руководителя ИПХФ РАН академика Сергей Михайловича Алдошина, преимущество таких крупных проектов — возможность объединить сильные коллективы нашей страны, дополнить друг друга, используя возможности разных организаций. «Это позволит решить нашу основную задачу: создание материалов, которые используют спиновые эффекты. Над этим два десятка лет бьются крупные коллективы. Системы, основанные на мономолекулярных магнитах, могут использоваться в разных направлениях, в том числе для создания систем записи информации с гигантской плотностью. Кроме того, мономолекулярные магниты фактически обеспечивают запутанные квантовые состояния, то, что может стать базой для квантовых компьютеров. Наконец, интересны медицинские применения, в которых можно визуализировать магнитомеченые клетки и создавать пинцеты, способные захватывать клетки и перемещать их из одного места в другое», — отметил Сергей Алдошин.
МР-томограф для лечения с обратной связью
Отдельно Александр Сергеев оценил потенциал проекта для внедрения и совершенствования методики бор-нейтронозахватной терапии. В ИОНХ РАН разработаны тераностические агенты для этой методики (осуществлен синтез молекул, содержащих атомы бора и МРТ-контрастную группу; 10В эффективно поглощает эпитепловые нейтроны, тогда как дополнительная парамагнитная группа обеспечивает МРТ-контраст). «Развитию БНЗТ мешает недостаток эффективных борсодержащих материалов. Поэтому, если у нас в стране есть технологии для тераностики, которые позволят параллельно проводить терапию и делать томографию, — это очень важно», — сказал академик. Он отметил, что тем более эффективно развивать БНЗТ в Новосибирске, где есть и возможности МТЦ СО РАН, и компактные ускорители Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН.
Сергей Алдошин обратил внимание президента РАН на несколько проблем, которые возникли при выполнении проекта в рамках консорциума. Пожалуй, главной из них стал порядок выделения финансирования. «Все деньги сначала приходят головному исполнителю. Затем он в виде договоров переводит их участникам консорциума. Происходит это с большим сдвигом по времени. При этом все средства сразу мы отдать не можем, только аванс. Исполнитель должен заранее закончить проект и прислать нам отчет, потому что деньги необходимо освоить до конца года. Наше предложение — выделять финансирование из министерства напрямую исполнителям и сразу в необходимом объеме», — отметил Сергей Алдошин. По словам ученого, это позволило бы ускорить реализацию проекта и избежать финансовых потерь.
Диана Хомякова
Фото Юлии Поздняковой
