Чим українські вчені зуміли вразити європейських партнерів
Попри війну й економічну скруту, українські науковці й далі «тримають марку», викликають подив і захоплення колег з мирних і затишних країн Європи та Америки. Сергій Дзядевич, академік НАН України, заступник директора Інституту молекулярної біології і генетики НАН України, каже, що успіхом на сьогодні можна вважати те, що інститут вистояв і переважна більшість його вчених залишилася працювати в Україні. Наша розмова з професором Дзядевичем — про те, які виклики стоять перед флагманським інститутом країни у галузі біотехнологій та перед вітчизняною наукою в цілому, про те, як західні партнери допомагають українським ученим під час війни та чого в них навчаються. І, звісно, про майбутнє.
— Повномасштабне вторгнення росії стало великим викликом для України. Усі галузі економіки країни зазнали значних втрат. На вашу думку, як вдарила війна по українській науці?
— Велика війна загострила негативні тенденції, які простежувалися до 2022 року, і спричинила нові загрози. Реальною загрозою безпеці людей є дедалі відчутніше науково-технологічне відставання України від розвинутих країн. Звідси — низька конкурентоспроможність продукції; застарілість та недостатня ефективність діагностичних систем тестування біологічно-активних, хімічних і токсичних речовин; зниження внутрішнього попиту на підготовку науково-технічних кадрів для наукових, конструкторських, технологічних установ та високотехнологічних підприємств.
— Світова наукова спільнота підтримувала українських вчених, коли почалася велика війна і підтримує сьогодні. У чому виявляється ця підтримка для вашого Інституту молекулярної біології і генетики?
— Колеги з інших країн справді дуже підтримали нас у важкі часи, постійно були на зв’язку, пропонували можливі позиції для роботи в інститутах за кордоном. Але більшість програм були спрямовані саме на вчених, які виїхали за межі України.
Хочу відзначити фонд Саймонса (США), який надав стипендії для роботи вчених інституту саме тут, в Україні. У нашому Інституті такі стипендії на конкурсній основі отримали 50 співробітників і 8 аспірантів. Стипендії були на рік, потім фонд продовжив їх ще на рік.
— Як позначилася війна на фінансуванні проєкту BIONANOSENS, який Інститут виконував у рамках програми «Горизонт 2020»?
— Проєкт розпочався ще до війни, наш Інститут отримав фінансування від ЄС на 2020–2024 роки.
Цей грант був дуже важливий для вчених Інституту, зокрема, для молодих науковців, що тільки розпочинають кар’єру. Важливий він і для розвитку такого перспективного напрямку досліджень, як біосенсори, де Україна завжди була на передових ролях. А тут ми стали координаторами цілого європейського консорціуму, вчилися працювати згідно з європейськими підходами та правилами.
Проєкт BIONANOSENS стартував на тлі пандемії COVID-19, що наклало низку обмежень на його виконання. Тоді ми всі почали вчитися багато речей робити онлайн, що дуже допомогло в майбутньому.
Проміжний 15-місячний звіт за проєктом був на розгляді ЄС, коли почалося повномасштабне російське вторгнення. Проєкт призупинили, але ненадовго — на два місяці. У березні 2022 року ми змогли провести підсумкову проміжну онлайн-конференцію за участі представників адміністрації ЄС, до якої під’єдналися з різних частин України (хто де був). Уже наприкінці весни 2022-го ми продовжили роботу.
Європейські партнери були, я б сказав, шоковані нашою рішучістю.
На 25 лютого 2022 року у нас була запланована конференція з підбиття підсумків конкурсу наукових стартапів для молоді, і, зрозуміло, того дня провести її ми не змогли. А вже в червні 2023 року переможці конкурсу навчалися в Літній школі у Дрездені.
Пам’ятаю, в листопаді 2022-го, коли Київ потерпав від блекаутів, ми проводили наукову конференцію з партнерами з Франції (ми брали участь онлайн). На робочому місці електрику вимкнули не за графіком, інтернет зник, і мені довелося терміново шукати місце, де можна під’єднатися і зробити доповідь.
Таке місце я знайшов у найближчій станції метро. На сходинках, у куточку робив свою доповідь і відповідав на запитання французьких колег.
— Уявляю, наскільки вражені були французи… Розкажіть, будь ласка, детальніше про проєкт.
— З 2000 року ІМБГ НАНУ бере активну участь у Рамкових програмах ЄС, тож це вже восьмий масштабний проєкт нашого Інституту з європейськими партнерами. BIONANOSENS спрямований на поглиблення співпраці в галузі біомолекулярної електроніки на основі нових «розумних» наноматеріалів.
Наш Інститут створив консорціум із п’яти партнерів, серед яких — провідні європейські дослідницькі й управлінські центри з Австрії, Франції та Німеччини: Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), Центр соціальних інновацій у Відні (ZSI), Lyon Ingénierie Projets (LIP). Тобто ІМБГ став і ініціатором, і основним бенефіціаром проєкту та його цільовою установою.
Серед іншого, проєкт мав на меті створити спільноту вчених ЄС та України, сприяти різноманітним підходам до досліджень, інновацій та управління інноваціями саме в аналітичній біотехнології.
Попри пандемію і війну, проєкт BIONANOSENS виконано успішно. Він допоміг суттєво посилити науково-інноваційний потенціал Інституту.
— Який досвід участі в грантах ЄС ви маєте?
—Я справді маю тривалий і цікавий досвід участі в грантах. Спочатку брав участь у П’ятій рамковій програмі ЄС з підтримки наукових досліджень та інновацій як учасник проєкту від команди з Німеччини (Інститут хемо- та біосенсорики, Мюнстер). Потім — у Шостій рамковій програмі вже як відповідальний виконавець від команди Франції (Еколь Централь Ліон). У Сьомій рамковій програмі був керівником від України у двох спільних проєктах (NANOSENS та NANODEV). Ну, а в програмі «Горизонт 2022» став керівником та координатором Європейського консорціуму (проєкт BIONANOSENS).
Маю надію, що в програмі Horizon Europe ми також отримаємо фінансування на наші дослідження.
— Ви сказали про вплив проєкту на науково-інноваційний потенціал Інституту. Як саме вдалося посилити цей потенціал?
— У рамках проєкту було створено Міжнародну консультативну раду, яка забезпечуватиме щорічну міжнародну експертизу діяльності та досягнень Інституту, де також можна обмінюватися досвідом проведення досліджень та управління інноваціями на світовому рівні. Виконання проєкту сприяло визнанню українського інституту як міжнародного центру передового досвіду в аналітичній біотехнології. Цим можна пишатися.
Окрім того, завдяки проєкту BIONANOSENS у нашому Інституті створено групу менеджменту та інновацій (IMU) — для вдосконалення інфраструктури управління інноваціями та проєктами, допомоги вченим Інституту у пошуку грантів та поданні заявок. І це стосується не тільки закордонних грантів, а й національних.
Ще один важливий результат проєкту: ми розробили R&I Strategy — стратегію розвитку біомолекулярної електроніки на наступні п’ять років. Вона базується на поточному SWOT-аналізі ІМБГ України з визначенням сильних і слабких сторін, загроз та потенційних областей для вдосконалення, а також на рекомендаціях європейських партнерів.
— Пане Сергію, ви відомий вчений у галузі біосенсорів — інтелектуальних систем, які визначають прогрес чи не в кожній галузі життєдіяльності людини. Чи могли б ви доступно для широкого читацького кола пояснити, як біосенсори можуть поліпшити якість життя людини?
— Йдеться про забезпечення біологічної та хімічної безпеки людини, а саме про своєчасне виявлення, відвернення і нейтралізацію реальних та потенційних загроз у сферах охорони здоров’я, захисту екології та навколишнього природного середовища.
Уже сьогодні багато людей широко використовують біосенсори. Це, наприклад, відомі всім глюкометри, що дають змогу вимірювати рівень цукру в крові у домашніх умовах.
Першим біосенсором став саме глюкометр, який у 1962 році представив Леланд Кларк на симпозіумі Нью-Йоркської академії наук. Він розповів, як зробити кисневий датчик «розумнішим», додавши до нього фермент глюкозооксидазу, що дає змогу селективно визначати глюкозу.
Сучасні біосенсори можуть кардинально змінити систему діагностики й тестування біологічно-активних, екологічно небезпечних і високотоксичних хімічних речовин, а також удосконалити контроль параметрів, обробку та аналіз баз даних у закладах охорони здоров’я та довкілля.
Найважливішими ознаками біосенсорних систем є висока чутливість і селективність, простота у використанні та швидкість аналізу, а також широкий діапазон речовин, що можуть бути виявлені. Біосенсори можуть стати у пригоді для експресного аналізу в медицині, екології, хімічній, фармацевтичній промисловості тощо.
Провідне місце у структурі економіки України має належати галузям, які здатні створити конкурентні високотехнологічні вироби з високою доданою вартістю.
— Ви могли б навести приклад таких розробок?
— Ми маємо чимало спільних (з колегами) розробок. Вони стосуються медичної діагностики, екологічного моніторингу, харчової та агропромисловості.
Про кожну з таких розробок можна розповідати окремо. Остання наша стаття, щойно опублікована в журналі Electroanalysis, стосується розробленого спільно з французькими вченими мікрокондуктометричного сенсора. Сенсор створено саме в рамках проєкту BIONANOSENS, він допомагає визначити кофеїн у харчових продуктах.
Серед продуктів, що містять кофеїн, люди найбільше споживають каву (68 %), газовані напої (42 %). Відомо, що низькі та помірні дози кофеїну (400 мг на день для здорових дорослих людей) корисні для поліпшення когнітивних функцій, а вищі — можуть призвести до серцево-судинних симптомів, проблем зі шлунково-кишковим трактом, безсоння, легеневих та інших захворювань. Тому виявлення рівня кофеїну в різних напоях є важливим і для контролю якості продукції у харчовій промисловості, і у звичайному житті.
На сьогодні в лабораторній практиці є низка традиційних методів визначення кофеїну, однак їх широке застосування часто обмежене певними їхніми особливостями й недоліками. Скажімо, аналіз триває досить довго, методика підготовки проб складна і може призвести до суттєвих похибок результату. Окрім того, часто традиційні методи є дорогими й громіздкими.
Хорошою альтернативою для визначення вмісту кофеїну став мікрокондуктометричний сенсор на основі ПВХ мембрани, що містить комплекс іонних пар o-COSAN для виявлення кофеїну. Цей сенсор має динамічний діапазон від 10 мкМ до 100 мМ кофеїну з межею виявлення 0,3 мкМ. Термін його придатності — понад три місяці.
— А без коштів ЄС в ІМБГ розробляли б нові біосенсори?
— Звісно, розробляли б, але без допомоги партнерів це було б значно важче. Особливо це стосується розроблення нових біосенсорів, коли треба пробувати різні біоселективні матриці, тестувати їх, вибирати найкращі. Вартість такого біоматеріалу екстремально висока.
Хочу наголосити, що розроблення та виробництво біосенсорних систем передбачає створення нових матеріалів на основі високих технологій, зокрема нано- та біотехнологій. А також — застосування принципово нових підходів до створення сенсорних систем, широке використання інтелектуальних комп’ютерних мереж для забезпечення біологічної, екологічної та продовольчої безпеки. Наша команда у цих дослідженнях — на передових позиціях.
Олена ЗВАРИЧ