Свет жизни. Как стать ученым и спасти человечество от бактерий
28 Апреля 2023
Фото: автора
Может ли свет заменить антибиотики, что такое биофотоника и есть ли место в науке для женщин — об этом и многом другом состоялся разговор с Екатериной Ахлюстиной, инженером-исследователем, ассистентом кафедры № 87 «Лазерные микро-, нано- и биотехнологии» ИФИБ НИЯУ МИФИ.
В качестве спикера Екатерина представила федеральный просветительский проект «Энергия науки» сети ИЦАЭ в «Курчатов Центре». После лекции слушатели (в основном слушательницы) долгое время не отпускали Екатерину, задавая ей все новые и новые вопросы.
Лечение Солнцем
О целительном свойстве солнечного света было известно с древних времен. Возникло даже целое направление — гелиотерапия, которое использует его в лечебных и профилактических дозах при различных заболеваниях. В конце XIX и начале XX века интерес к свойствам света привел к появлению новых направлений в науке. В 1902 году французский химик Жорж Клод изобрел, а в 1910 году показал публике неоновую лампу, прообраз будущего лазера. Спустя полвека, только 16 мая 1960 года, первый в мире лазер, созданный сотрудником корпорации Hughes Aircraft Теодором Мейманом, выдал первый луч. Сегодня практически во всех областях науки и техники, в том числе в медицине, применяются разного рода и типа лазеры. Это одно из важнейших изобретений XX века, которое изменило жизнь человечества навсегда.
Другое важное открытие было сделано студентом-медиком О. Raab. В 1899 году он доложил, а годом позже опубликовал результаты своих экспериментов в области фототоксикологии. Речь шла о кислородозависимой фотодинамической реакции при использовании фотосенсибилизаторов (ФС). Было установлено, что такие вещества растительного происхождения (ФС), как акридин, фенилакридин, эозин и хинин в нетоксичных и малотоксичных концентрациях (в темноте) под влиянием дневного света оказывают на микроорганизмы исключительно сильное повреждающее действие. В 1903 году, базируясь на новых знаниях по фотодинамике, H. Tappeiner и H. Jesionek провели первый сеанс облучения базальноклеточного рака кожи лица, используя в качестве фотосенсибилизатора эозин. А в 1905 году они описали свои первые результаты, добившись полной резорбции очагов у четырех из шести больных с длительностью безрецидивного периода в течение одного года до момента публикации своих данных. Тогда же был введен термин «фотодинамическое действие», положив начало новому направлению в медицине — фотодинамической терапии (ФДТ).
На сегодняшний день она широко применяется при лечении заболеваний в онкологии, гинекологии, офтальмологии, дерматологии и других отраслях медицины, давая обнадеживающие результаты при минимальных рисках. Важное преимущество ФДТ: она нетоксична, хорошо переносится, не имеет побочных эффектов и осложнений, не вызывает привыкания и дает отличный косметологический результат, не оставляя шрамов и рубцов.
Бактерицидное и бактериостатическое воздействие ФДТ на возбудителей инфекции было замечено тогда же, на стыке прошлых веков. Но открытие пенициллина в 1928 году увело развитие научной мысли в эру антибиотиков. И только в начале XXI века, когда проблемы резистентности стали реальной угрозой, на воздействие света на бактерии и микроорганизмы вновь обратили пристальное внимание.
Комьюнити супербактерий
Как сотрудник кафедры и инженер-исследователь, Екатерина Ахлюстина принимает участие в исследовательских работах, которые ведутся совместно с Национальным исследовательским центром эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи и медицинскими учреждениями, в том числе с Центральным военным госпиталем имени А.А. Вишневского, где проходят лечение пациенты, в том числе имеющие нарушение кожного покрова и большие раны после открытых травм и ожогов. По словам Екатерины, исследования пока ведутся именно для раневых поверхностей, с локальным применением, а не по системным инфекциям, которые тоже составляют большую проблему. В ближайшей перспективе — изучение бактериальных повреждений гортани у пациентов после длительного нахождения на применении ИВЛ.
«Чтобы вести такие исследования, нужно иметь разрешение этического комитета на новое применение клинически разрешенных фотосенсибилизаторов, подтверждение их применимости в лабораторных условиях, а также нужна обширная клиническая база. Это одна часть задач. Другая не менее сложная, — отмечает Екатерина. — В реальном мире мы имеем дело не с отдельными клетками, а с бактериальной биопленкой. Из школьной программы нам известно, что бактерия — это патогенная клетка, имеющая по бокам небольшие жгутики. В реальной жизни бактерии существуют не обособленно, а в некой системе. Она состоит из множества бактерий разного вида, называется бактериальной пленкой и обладает отличными свойствами от того, как бактерии ведут себя поодиночке. Мультивидовое качество этой пленки составляет большую задачку для ученых, поскольку позволяет бактериям быть более устойчивыми к любым воздействиям, чем каждой клетке по отдельности».
Эти исследования находится на стыке наук — биологии, химии, физики и медицины (биофотоника) и являются наиболее перспективным направлением для открытий ученых и чаяний врачей и пациентов. Научные изыскания ведутся не только в России, но и в других странах, особенно участницах БРИКС (Бразилия, Южная Америка и т.д.). Захватить пальму первенства и осчастливить человечество новыми способами лечения — это реальная возможность для молодого поколения заявить о себе, реализовать свои амбиции и оставить яркий след в науке.
«У фототерапии есть существенное преимущество в том, что воздействие светом происходит избирательно, только на пораженные участки, — рассуждает Екатерина. — Нет необходимости проводить детектирование тех бактерий, которые находятся в раневой поверхности, поскольку в целом (какие-то больше, какие-то меньше) все бактерии чувствительны к воздействию светом. В случае с антибиотиками это приходится делать, чтобы найти «слабое звено». Перспективы у метода в будущем достаточно широкие. Кроме создания новых или модернизации хорошо известных под новые задачи фотосенсибилизаторов потребуется разработка и проектирование новых видов излучателей с определенной длиной света к ним, другими словами, нужны лампы. Под них появится и производство, и есть компании, которые уже занимаются этим. На базе нашей лаборатории и кафедры уже проводились испытания равномерности освещения поверхности, в том числе раневой, поскольку они, как правило, большие и важно, чтобы доза облучения на каждом заданном участке была контролируемой и соответствующей».
Мантия ученого
Одним словом, есть где найти себя, применить свои знания и силы. Поэтому участие в просветительском проекте ИЦАЭ и «Курчатов Центра» имеет для Екатерины особое значение.
«Я пропагандирую рациональное применение антибиотиков и ответственность каждого человека за общность, чтобы у человечества был шанс пожить подольше, а второе, я хочу, чтобы девочки интересовались наукой, чтобы их было больше в науке, — добавляет она. — Есть стереотип, что женщинам не место в науке — биологии, химии, математике. Мне хочется его развеять. Конечно, вовлеченность женщин в научно-исследовательский процесс растет, но, на мой взгляд, она все-таки недостаточна, потому что на практике очень мало «живых» примеров. Отчасти таким наглядным примером я и становлюсь, выступая с лекциями перед самыми разными аудиториями».
Первая такая лекция в рамках федерального просветительского проекта «Энергия науки» сети ИЦАЭ состоялась в Томске, а в Челябинске уже вторая. Слушателями были и школьники, и студенты, и взрослые. «Приятные впечатления, — делится Екатерина. — Чувствовалась заинтересованность аудитории, было много профессиональных вопросов. Мне понравилось, что они рождались во время лекции, значит, мозг слушателя докручивает тему, прокладывает пути познания и решения. Именно эти качества и хочется иметь в следующем поколении ученых, которые придут к нам. Они видят, обозначают проблему и в ее рамках ищут ответы в сторону развития индустрии, идеи и так далее».
По словам руководителя Информационного центра по атомной энергии (ИЦАЭ) Челябинска Ларисы Матвеевой, задача проекта сети ИЦАЭ — знакомить жителей регионов с новейшими научными открытиями и идеями, показывать, что наука — это интересно, полезно и совсем не скучно и не трудно. В нем принимают участие лучшие популяризаторы, ученые и научные журналисты, а когда наукой интересуются дети и планируют связать с ней свою жизнь, это всегда говорит о том, что у страны есть будущее.
Лечение Солнцем
О целительном свойстве солнечного света было известно с древних времен. Возникло даже целое направление — гелиотерапия, которое использует его в лечебных и профилактических дозах при различных заболеваниях. В конце XIX и начале XX века интерес к свойствам света привел к появлению новых направлений в науке. В 1902 году французский химик Жорж Клод изобрел, а в 1910 году показал публике неоновую лампу, прообраз будущего лазера. Спустя полвека, только 16 мая 1960 года, первый в мире лазер, созданный сотрудником корпорации Hughes Aircraft Теодором Мейманом, выдал первый луч. Сегодня практически во всех областях науки и техники, в том числе в медицине, применяются разного рода и типа лазеры. Это одно из важнейших изобретений XX века, которое изменило жизнь человечества навсегда.
Другое важное открытие было сделано студентом-медиком О. Raab. В 1899 году он доложил, а годом позже опубликовал результаты своих экспериментов в области фототоксикологии. Речь шла о кислородозависимой фотодинамической реакции при использовании фотосенсибилизаторов (ФС). Было установлено, что такие вещества растительного происхождения (ФС), как акридин, фенилакридин, эозин и хинин в нетоксичных и малотоксичных концентрациях (в темноте) под влиянием дневного света оказывают на микроорганизмы исключительно сильное повреждающее действие. В 1903 году, базируясь на новых знаниях по фотодинамике, H. Tappeiner и H. Jesionek провели первый сеанс облучения базальноклеточного рака кожи лица, используя в качестве фотосенсибилизатора эозин. А в 1905 году они описали свои первые результаты, добившись полной резорбции очагов у четырех из шести больных с длительностью безрецидивного периода в течение одного года до момента публикации своих данных. Тогда же был введен термин «фотодинамическое действие», положив начало новому направлению в медицине — фотодинамической терапии (ФДТ).
На сегодняшний день она широко применяется при лечении заболеваний в онкологии, гинекологии, офтальмологии, дерматологии и других отраслях медицины, давая обнадеживающие результаты при минимальных рисках. Важное преимущество ФДТ: она нетоксична, хорошо переносится, не имеет побочных эффектов и осложнений, не вызывает привыкания и дает отличный косметологический результат, не оставляя шрамов и рубцов.
Бактерицидное и бактериостатическое воздействие ФДТ на возбудителей инфекции было замечено тогда же, на стыке прошлых веков. Но открытие пенициллина в 1928 году увело развитие научной мысли в эру антибиотиков. И только в начале XXI века, когда проблемы резистентности стали реальной угрозой, на воздействие света на бактерии и микроорганизмы вновь обратили пристальное внимание.
Комьюнити супербактерий
Как сотрудник кафедры и инженер-исследователь, Екатерина Ахлюстина принимает участие в исследовательских работах, которые ведутся совместно с Национальным исследовательским центром эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи и медицинскими учреждениями, в том числе с Центральным военным госпиталем имени А.А. Вишневского, где проходят лечение пациенты, в том числе имеющие нарушение кожного покрова и большие раны после открытых травм и ожогов. По словам Екатерины, исследования пока ведутся именно для раневых поверхностей, с локальным применением, а не по системным инфекциям, которые тоже составляют большую проблему. В ближайшей перспективе — изучение бактериальных повреждений гортани у пациентов после длительного нахождения на применении ИВЛ.
«Чтобы вести такие исследования, нужно иметь разрешение этического комитета на новое применение клинически разрешенных фотосенсибилизаторов, подтверждение их применимости в лабораторных условиях, а также нужна обширная клиническая база. Это одна часть задач. Другая не менее сложная, — отмечает Екатерина. — В реальном мире мы имеем дело не с отдельными клетками, а с бактериальной биопленкой. Из школьной программы нам известно, что бактерия — это патогенная клетка, имеющая по бокам небольшие жгутики. В реальной жизни бактерии существуют не обособленно, а в некой системе. Она состоит из множества бактерий разного вида, называется бактериальной пленкой и обладает отличными свойствами от того, как бактерии ведут себя поодиночке. Мультивидовое качество этой пленки составляет большую задачку для ученых, поскольку позволяет бактериям быть более устойчивыми к любым воздействиям, чем каждой клетке по отдельности».
Эти исследования находится на стыке наук — биологии, химии, физики и медицины (биофотоника) и являются наиболее перспективным направлением для открытий ученых и чаяний врачей и пациентов. Научные изыскания ведутся не только в России, но и в других странах, особенно участницах БРИКС (Бразилия, Южная Америка и т.д.). Захватить пальму первенства и осчастливить человечество новыми способами лечения — это реальная возможность для молодого поколения заявить о себе, реализовать свои амбиции и оставить яркий след в науке.
«У фототерапии есть существенное преимущество в том, что воздействие светом происходит избирательно, только на пораженные участки, — рассуждает Екатерина. — Нет необходимости проводить детектирование тех бактерий, которые находятся в раневой поверхности, поскольку в целом (какие-то больше, какие-то меньше) все бактерии чувствительны к воздействию светом. В случае с антибиотиками это приходится делать, чтобы найти «слабое звено». Перспективы у метода в будущем достаточно широкие. Кроме создания новых или модернизации хорошо известных под новые задачи фотосенсибилизаторов потребуется разработка и проектирование новых видов излучателей с определенной длиной света к ним, другими словами, нужны лампы. Под них появится и производство, и есть компании, которые уже занимаются этим. На базе нашей лаборатории и кафедры уже проводились испытания равномерности освещения поверхности, в том числе раневой, поскольку они, как правило, большие и важно, чтобы доза облучения на каждом заданном участке была контролируемой и соответствующей».
Мантия ученого
Одним словом, есть где найти себя, применить свои знания и силы. Поэтому участие в просветительском проекте ИЦАЭ и «Курчатов Центра» имеет для Екатерины особое значение.
«Я пропагандирую рациональное применение антибиотиков и ответственность каждого человека за общность, чтобы у человечества был шанс пожить подольше, а второе, я хочу, чтобы девочки интересовались наукой, чтобы их было больше в науке, — добавляет она. — Есть стереотип, что женщинам не место в науке — биологии, химии, математике. Мне хочется его развеять. Конечно, вовлеченность женщин в научно-исследовательский процесс растет, но, на мой взгляд, она все-таки недостаточна, потому что на практике очень мало «живых» примеров. Отчасти таким наглядным примером я и становлюсь, выступая с лекциями перед самыми разными аудиториями».
Первая такая лекция в рамках федерального просветительского проекта «Энергия науки» сети ИЦАЭ состоялась в Томске, а в Челябинске уже вторая. Слушателями были и школьники, и студенты, и взрослые. «Приятные впечатления, — делится Екатерина. — Чувствовалась заинтересованность аудитории, было много профессиональных вопросов. Мне понравилось, что они рождались во время лекции, значит, мозг слушателя докручивает тему, прокладывает пути познания и решения. Именно эти качества и хочется иметь в следующем поколении ученых, которые придут к нам. Они видят, обозначают проблему и в ее рамках ищут ответы в сторону развития индустрии, идеи и так далее».
По словам руководителя Информационного центра по атомной энергии (ИЦАЭ) Челябинска Ларисы Матвеевой, задача проекта сети ИЦАЭ — знакомить жителей регионов с новейшими научными открытиями и идеями, показывать, что наука — это интересно, полезно и совсем не скучно и не трудно. В нем принимают участие лучшие популяризаторы, ученые и научные журналисты, а когда наукой интересуются дети и планируют связать с ней свою жизнь, это всегда говорит о том, что у страны есть будущее.
Поделиться
