Россия в апреле отправила в Китай первую партию изотопа кобальт-60, одного из наиболее востребованных источников гамма-излучения, используемого для стерилизации пищевых продуктов, медицинских инструментов и материалов, обеззараживания и очистки промышленных отходов, модификации полимеров. Изотопы — высокотехнологичный экспортный товар, рынок которого растет. «Эксперт» побеседовал с научным руководителем химического факультета МГУ, вице-президентом Российской академии наук Степаном Калмыковым о перспективах российской радиохимии и об использовании ее продукции в промышленности и медицине.

— Радиационная химия относится к малопопулярной части прикладной науки. В каких областях используются результаты труда ученых?

— Одной из наиболее значимых областей применения является медицинская отрасль. В России мы производим целый спектр изотопов, которые играют ключевую роль в диагностике и лечении различных заболеваний. Скажем, технеций-99m используется в радиоизотопной диагностике, которая позволяет врачам получать информацию о наличии и локализации тех или иных патологий во внутренних органах. Изотоп йод-131 широко применяется для лечения рака щитовидной железы, поскольку накапливается в пораженных клетках щитовидной железы. Другой пример — стронций-89 и самарий-153, используемые для облегчения боли при костных метастазах. Для примера: в США ежегодно исследование организма с помощью радионуклидов, радиофармпрепаратов проходит более 20 млн человек. В России подобные исследования проходят сотни тысяч человек ежегодно — мы, к сожалению, на порядок отстаем от мировых лидеров.

— Как производятся радионуклиды?

— Радионуклиды получают на исследовательских и промышленных реакторах. Часто используются изотопно обогащенные мишени — материалы с отличным от природного соотношением изотопов, которые позволяют получить необходимый радионуклид без примесей других изотопов.

Химия в инфраструктуре вокруг ускорителей или реакторов — это химия малых количеств и малых объемов, это быстрая химия. У некоторых медицинских радионуклидов период полураспада составляет всего лишь несколько минут. В таких условиях привычные методы синтеза оказываются неэффективными. Необходимо разбираться в клеточной биологии, понимать, как работают молекулы, которые должны доставить лекарство в клетку или даже в ядро. В институтах Российской академии наук и в наших вузах разработаны методы, которые позволяют не только обнаружить патологическую клетку, но и направить радионуклид внутрь ядра. Если радиоактивный распад происходит в ядре клетки, а не на поверхности клеточной мембраны, то для запуска процесса апоптоза, гибели клетки, потребуются вдвое меньшие дозы радиационного облучения.

— Строящиеся в России мегасайенс-установки могут быть использованы в радиационной химии?

— Мегасайенс-проекты становятся отправной точкой и стимулом для развития целых технологических секторов. В этом процессе участвуют и вузы, которые обучают тысячи студентов, готовых через 3–5 лет начать работу на мегасайенс-установках. Я всегда говорю своим студентам, что, каким бы дорогостоящим ни было серийное оборудование, оно, скорее всего, уже куплено и освоено американцами, китайцами и европейцами, которые ведут свои исследования.

Уникальные научные мегасайенс-установки — это перспективное направление, которое позволит нам опередить зарубежных коллег на много лет. К примеру, исследовательский реактор ПИК позволяет проводить спектроскопические исследования, которые больше нигде не сделать. А многоцелевой научно-исследовательский реактор на быстрых нейтронах четвертого поколения МБИР даст возможность проводить облучение с уникальными фундаментальными характеристиками. И вот тут открывается широчайший спектр исследований, появится возможность получать редкие радионуклиды.

Ядерная медицина как область науки развивается поэтапно, и каждый новый этап связан с созданием мегасайенс-установок нового поколения. Первая волна, ее можно условно обозначить периодом конца XX века, 1980–1990-е годы, — это ускорители небольших энергий, которые уже стали привычными, как и эксперименты на них. С их помощью получали, к примеру, изотоп фтор-18.

Вторая волна — ускорители высоких энергий периода перехода к началу XXI века, эксперименты на которых также стали обыденными: на них мы производим основной спектр используемых изотопов.

Сейчас мы находимся в третьей волне развития ядерной медицины. Она основана на использовании ускорителей частиц с высокими энергиями. Одним из примеров является использование в медицине альфа-излучателей, таких как актиний-225, астат-211, радий-223, которые характеризуются небольшим «пробегом» и высокой линейной передачей энергии. То есть у этих изотопов большая интенсивность облучения в ограниченном объеме, а это значит, что мы с их помощью можем точно поразить опухоль, не затрагивая, не разрушая здоровые клетки рядом.

— Помимо ядерной медицины, где еще можно использовать возможности радиохимии?

— Еще одно из направлений — модификация свойств материалов. Например, радиационная обработка может повысить прочность и твердость металлов, улучшить их коррозионную стойкость, изменить магнитные свойства и электропроводность. С помощью радиационной обработки можно получить материалы с высокой степенью чистоты, с заданными размерами частиц, с улучшенными оптическими свойствами и материалы с повышенной биологической совместимостью. Простой пример — наполнители для детских памперсов. Их полимеризация осуществляется за счет облучения. А в сельском хозяйстве изотопное облучение, в том числе в нашей стране, успешно применяется для сохранения продуктов и повышения урожайности.

— Вы ощущаете дефицит молодых специалистов в области радиационной химии?

— В современном мире подготовка кадров требует междисциплинарного подхода. Чистых физики и химии больше не существует. Пройдет несколько лет — и определенное узкое направление, в которое человек вложил все свои силы, может стать неактуальным на рынке. Даже если у вас есть научные звания, вы рискуете стать лаборантом, который из года в год будет воспроизводить уже известное. Чтобы работать в науке и отраслях, связанных с инновациями, нужны специалисты с фундаментальными знаниями в своей и смежных областях. Но я довольно оптимистично смотрю на будущее моей науки в России — молодые и талантливые кадры у нас стране есть.