Меню Close Menu
Rus / Eng
Московский политехнический университет
25 февраля 2019

Теплофизик Борис Покусаев при поддержке РНФ совершенствует технологии биопринтинга

За проектом с длинным названием «Разработка методов управления свойствами упорядоченных микроструктурированных дисперсных систем и гелей с помощью внешних физических воздействий с учетом внутренних релаксационных процессов» стоит один из самых интересных и значительных научных процессов, которые сейчас происходят в Московском Политехе.

Проект возглавляет Борис Покусаев, ученый-теплофизик с многолетним стажем. С 60-х годов прошлого века он проводил исследования в знаменитом Академгородке в Новосибирске. В 90-х годах Борис Григорьевич переехал в Москву и присоединился к коллективу Московского института химического машиностроения (МИХМ, ныне — Московский Политех). Сейчас он является научным сотрудником кафедры «ХимБиоТех». Среди званий и регалий ученого — доктор технических наук, профессор, член-корреспондент РАН, Заслуженный деятель науки РФ, Почетный работник высшей школы, член экспертных советов ВАК, РФФИ по энергетике, а также национального комитета РАН по тепломассообмену.

О своих научных интересах профессор говорит, что их спектр широк: в основном, это двухфазные среды — газо-, парожидкостные среды, их свойства. Одну из самых значительных наград — Государственную премию СССР — ученый получил в 1983 году в составе группы за цикл работ «Волновая динамика газо-жидкостных систем».

Его текущее исследование поддержано Российским научным фондом. История грантовой поддержки проектов Бориса Григорьевича длинная — в начале 90-х ему, наряду с другими учеными, помог фонд Сороса, предоставив средства для работ в области естественных наук, а затем деятельность ученого вновь, как и в годы СССР, спонсировало государство: Госзадание Минобрнауки, РФФИ, РНФ и др.

Если перевести название проекта на обывательский язык, получается что-то вроде «Как управлять свойствами геля и похожих веществ, в которых есть посторонние частицы, клетки и пузырьки». Но чтобы немного разобраться в теме исследования, лучше прислушаться к комментарию самого профессора.

«Коротенькая преамбула. Сейчас в науке наблюдается настоящий «бум» интереса физиков, естественнонаучников к медицине и биологии. Это объясняется не только гуманитарными целями — важностью медицины для каждого человека и так далее. Физики вмешиваются в эти вопросы еще и потому, что у них есть более совершенные методы исследования, приложимые к медико-биологическим задачам. Трудность изучения самих объектов — то есть, живых организмов, — колоссальная. Я, будучи физиком или, точнее, теплофизиком, когда погружаюсь в этот нынешний проект, все больше убеждаюсь, что эта новая для меня область знаний — чрезвычайно сложная. Интересная, но сложная. И я не знаю, что на первом месте — интерес или сложность. Вот у нас сегодня семинар проходил, и все 9 участников этого грантового проекта высказались: «Как все интересно!»

Итак, мы занимаемся проблемами биологии со стороны физики, или теплофизики. Вот проблема биопринтинга, печатания человеческих органов. Она сейчас хорошо разрекламирована. Еще раз повторюсь: задачи, связанные с этим, очень сложные. Мы взяли на себя следующую часть исследований: известно, что нужно поместить клетки в какую-то среду и смотреть, как они растут. Интенсифицировать или замедлять этот рост. Нужно уметь управлять процессом роста этих клеток, стволовых или других. В качестве среды мы выбрали гель. Он широко используется в медицине и так далее, это тоже известно. Конкретно — агарозный гель. В качестве модельных клеток у нас — дрожжи разного типа. Дальше мы смотрим, как происходит диффузия питательной среды через этот гель. Этот же гель служит «чернилами» для 3D-биопринтера. Он должен быть полужидким, в определенном диапазоне температур. И мы изучаем, как ведет себя гель в зависимости от температуры. В конечном итоге нам нужно научиться создавать капилляры внутри этого геля, чтобы подавать через них питательные вещества клеткам, дрожжам. Наслаивая один слой с клетками на другой, мы смотрим, как происходят процессы тепломассопереноса. Вот наш конек в этом проекте.

В нашей группе есть профессиональный биотехнолог, который нам подсказывает, как и что с этими дрожжами нужно делать. Главная цель — предложить технологию биопринтинга для такого-то геля с такими-то клетками.

Я считаю, что наш прорыв в решении этих проблем состоит в том, что мы используем оптические методы измерения. Практикуем лазерную томографию геля с клетками. Теплофизические, или тепловизионные, методы тоже применяем, потому что нужно следить за температурой, не внедряясь в гель. С помощью оптических методов мы видим, как меняется структура этой среды. За этим мы следим косвенно — изучение структуры не является нашей главной целью, и осуществлять его — отдельная трудность. Это размеры «нано», и, кроме того, речь идет о дисперсной структуре. У клеток происходит процесс метаболизма, они выделяют газы, которые тоже надо учиться удалять. Есть там и включения в виде воды, которая растворяет дисперсную среду. Но движение газовых пузырьков между слоями геля нам обязательно надо исследовать, и обязательно нужно знать теплофизические свойства гелей. Поэтому проводятся эксперименты по изучению таких свойств, как теплопроводность геля. При этом, опять же, главная цель — разработка теоретических основ технологий биопринтинга».

Ученый также рассказал, что в группе, работающей над проектом, 5 из 9 человек — молодые специалисты. Этот баланс поддерживался на протяжении всего периода реализации гранта.  Экспериментальная работа проходит гладко, необходимое оборудование было частично закуплено на средства гранта. Сложности возникли лишь в связи с переездом — в период слияния отдельных образовательных учреждений, кафедр и других структурных преобразований.

Профессор Борис Покусаев связывает успешность многолетней научной работы не только с финансовой поддержкой, но и с тем, какой вклад в его личностное и профессиональное становление внесли учителя и коллеги. Среди наиболее авторитетных людей для него — первый учитель академик Самсон Кутателадзе и долговременный соавтор исследований и друг академик Владимир Накоряков, ушедший из жизни в прошлом году.

В целом, по утверждению Бориса Григорьевича, в научной среде значимо высказывание коллег-экспертов, работающих в сходном или том же направлении. В связи с этим, оценка научной, особенно фундаментальной деятельности с помощью индекса цитирования публикаций и других подобных критериев, которые профессор называет «надуманными», представляется заслуженному ученому явлением временным и в чем-то негативным.

Страница Бориса Покусаева с биографической информацией на сайте Московского Политеха — по ссылке.

Ссылка
Вернуться к списку
Яндекс.Метрика