eng
DOI: 10.22184/2227-572X.2017.36.5.12.16
Рассказывает член-корр. РАН Олег Алексеевич Шпигун.
В мае 2017 года в поселке Агой под Туапсе состоялась III Всероссийская конференция с международным участием "Аналитическая хроматография и капиллярный электрофорез". Ее организатором выступил факультет химии и высоких технологий КубГУ при участии Российской академии наук, Научного совета РАН по аналитической химии, РФФИ, ИОНХ им. Н.С.Курнакова РАН, МГУ имени М.В.Ломоносова и НТЦ "БиАСеп". Научный форум собрал более 200 специалистов – ведущих российских и зарубежных исследователей, сотрудников профильных предприятий и организаций, молодых ученых из различных регионов России, а также Германии, Польши, Австрии, Австралии и Казахстана.
На конференции обсуждался широкий круг фундаментальных и прикладных вопросов:
• основные тенденции развития хроматографии, хромато-масс-спектрометрии, капиллярного электрофореза, современные инструментальные реализации методов;
• новые сорбенты и материалы для хроматографии и электрофоретического анализа;
• практическое применение хроматографии и электрофореза в анализе объектов различной природы, условия селективности и эффективности разделения, пробоподготовка в хроматографическом анализе;
• метрологическое обеспечение и хемометрика.
Об одной из центральных тем научного форума – фундаментальном и практическом развитии метода хроматографии – нам рассказал сопредседатель конференции, член.-корр. РАН, руководитель лаборатории хроматографии химического факультета МГУ, д.х.н. профессор Олег Алексеевич Шпигун.
Олег Алексеевич, вы руководите и лабораторией хроматографии, и Аналитическим центром химического факультета МГУ. Какие задачи решают эти структуры?
Задачи у них несколько разные. Аналитический центр сосредоточен на прикладных аспектах аналитической химии. В первую очередь – на хроматографии и хромато-масс-спектрометрии, однако мы используем и другие современные методы анализа – от спектральных до титрометрии, определения химического потребления кислорода и т.д. Лаборатория хроматографии занимается сугубо научными вопросами. Но полученные результаты мы внедряем в Аналитическом центре: например, новые сорбенты для ионной и гидрофильной хроматографии, новые подходы к разделению.
В области фундаментальных научных исследований у нас два основных проекта. Первый из них связан с разработкой анионообменных сорбентов для ионной хроматографии и сорбентов для хроматографии гидрофильных взаимодействий. В этом направлении мы продвинулись очень и очень прилично. Основная проблема создания таких сорбентов – матрица, которая представляет собой полимерные высокосшитые (до 50%) стирол-дивинилбензолы. Синтезировать такую матрицу – очень большое искусство. Нам потребовалось около пяти лет, чтобы получить матрицу нужной модификации и выстроить полную технологическую цепочку. Этим направлением занимается Александра Валерьевна Затираха со своими сотрудниками и аспирантами.
Второе фундаментальное направление лаборатории – микро- и наноэмульсии в хроматографических процессах. В этой области работает группа профессора Андрея Владимировича Пирогова, она уже добилась весьма любопытных результатов. Это довольно интересный, можно сказать экзотический материал, во многом благодаря очень большой эффективной площади поверхности. В хроматографии в основном используют микроэмульсии типа "масло в воде" – в водной среде распределены капли органического неполярного растворителя типа гексана с добавлением около 8% поверхностно-активного вещества, диаметр капель – порядка 20 нм. Такие микроэмульсии имеют и гидрофильную, и гидрофобную части, что и обуславливает их уникальное свойство – способность растворять как гидрофильные, так и гидрофобные соединения. Фактически это материалы "двойного назначения", очень удобный и перспективный инструмент для пробоподготовки. Но главное, такие эмульсии можно использовать в качестве подвижной фазы в жидкостной хроматографии. Они значительно увеличивают селективность метода по сравнению с классическими подвижными фазами, а также позволяют одновременно определять широкий спектр аналитов с существенно различной полярностью.
Разумеется, мы занимаемся и прикладными аспектами хроматографии. Так, уже около 10 лет работаем в области хиральной хроматографии, разделения энантиомеров. Создаем новые хиральные селекторы, которые позволяют делить аминокислоты, аминоспирты, лекарственные средства и т.д.
Многие наши исследования связаны с высокочувствительным определением следовых количеств физиологически активных органических соединений. Недавно выполнена работа по методикам обнаружения и идентификации боевых отравляющих веществ по продуктам их метаболизма. Ее результаты были представлены здесь, на конференции "Аналитическая хроматография и капиллярный электрофорез", в докладе Игоря Александровича Родина.
Еще одно очень мощное направление – биологически активные вещества. В этой области недавно была выполнена интересная работа по выделению и идентификации стероидных сапонинов женьшеня. О ней на конференции докладывал другой сотрудник нашей лаборатории – Андрей Николаевич Ставрианиди.
В ближайших планах – зеленая химия. Мы уже начали работы в области сверхкритической флюидной хроматографии. В частности, речь идет о применении в качестве основного компонента подвижной фазы субкритической воды. Ведь при высоких давлениях и температурах вода обладает совершенно иными свойствами. И для нас это направление очень интересно.
В области сверхкритической флюидной хроматографии мы тесно сотрудничаем с Олегом Игоревичем Покровским и Ольгой Олеговной Паренаго из Института общей и неорганической химии РАН. На конференции О.И.Покровский представил наш совместный доклад о влиянии состава подвижной фазы на селективность в сверхкритической флюидной хроматографии.
В целом могу сказать, что наши исследования соответствуют мировому уровню. Мы регулярно публикуем результаты работ в Journal of Chromatography, в прошлом году в журнале Analytica Chimica Acta вышел наш заказной обзор по ионной хроматографии[1]. Все это – подтверждение значимости наших работ.
Вы взаимодействуете с другими российскими научными группами и организациями?
Это сложный вопрос. Честно могу сказать – я не сторонник очень больших научных коллективов. Конечно, есть работы, требующие концентрации усилий многих исследователей. Например, когда мы бились над матрицей сорбентов для ионной хроматографии, то активно сотрудничали с лабораторией Бориса Яковлевича Спивакова в Институте геохимии и аналитической химии РАН им. В.И.Вернадского. Он занимается проточным фракционированием микрочастиц в поперечном силовом поле во вращающейся спиральной колонке (планетарная центрифуга с капилляром, который вращается относительно двух осей). Это очень эффективный метод для разделения частиц[2].
У нас очень хорошие контакты с Северным (Арктическим) федеральным университетом (САФУ). Там создан центр коллективного пользования ЦКП НО "Арктика", во многом – стараниями Константина Григорьевича Бугалицина. Будучи проректором по науке САФУ, он грамотно распорядился выделенными деньгами и создал очень мощный аналитический центр. Немалая роль в создании ЦКП "Арктика" принадлежит и его директору Дмитрию Сергеевичу Косякову. Я у них часто бываю, у нас хорошие дружеские и научные отношения. Но сотрудничество носит скорее характер консультаций, нежели каких-то совместных проектов. Так, мы помогаем в работах, связанных с определением в окружающей среде компонентов ракетного топлива. Ведь на территории Архангельской области находится космодром Плесецк, это направление очень актуально для региона.
Конечно, в России есть и другие центры развития хроматографии, правда, немного. Действуют сложившиеся школы в Москве, в меньшей степени – в Санкт-Петербурге. Хроматография развивается в Краснодаре, благодаря Зауалю Ахлоовичу Темердашеву, заведующему кафедрой аналитической химии факультета химии и высоких технологий КубГУ.
Значимый центр развития хроматографии – Новосибирск, где важная роль принадлежит профессору НГУ Григорию Иосифовичу Бараму. И конечно, развивается хроматография в Самаре – это сложилось исторически, начиная со времен, когда там работал Марк Соломонович Вигдергауз. Но, к сожалению, новых российских научных центров хроматографии не появляется.
Насколько направления ваших исследований соответствуют глобальной тенденции развития хроматографии как научного направления?
Основная общемировая тенденция развития хроматографии – смещение в сторону хромато-масс-спектрометрии и акцент на прикладных задачах. Это полностью соответствует направлениям нашей деятельности, так что мы "в тренде".
К сожалению, революционного, взрывного развития в хроматографии сегодня не происходит. Идет использование новых инженерных решений в приложении к уже существующим методам. Скажем, появился метод ультравысокоэффективной жидкостной хроматографии (УВЭЖХ). И японцы (компания Shimadzu), и американцы (компания Waters) в секрете друг от друга создавали УВЭЖХ-хроматографы и одновременно в 2004 году представили их на рынок. Да, это очень эффективный метод – другие колонки с диаметром частиц до 1,7 мкм; другие насосы, создающие давление до 1,5 тыс. атм. (в обычном ВЭЖХ – 400–600 атм.). Другие детекторы, с периодом выборки данных порядка 0,1 с. Поскольку скорости анализа совсем иные, потребовались новые автосемплеры и т.д. Но это – не прорыв, а инженерное решение.
Вспомните, сколь перспективным выглядел не так давно метод капиллярного электрофореза. Мне даже казалось, что он способен довольно прилично потеснить хроматографию. Но появились методы ВЭЖХ-МС и ультра-ВЭЖХ. В результате, если поначалу приборы для капиллярного электрофореза выпускали 18 компаний в мире, то сегодня их осталось три. Это изначально выросшая на капиллярном электрофорезе компания Beckman Coulter, а также Agilent Technologies и российская "Люмэкс" (система "КАПЕЛЬ").
Тем не менее, прорывы возможны. Есть три нетрадиционные химии, каждая со своими законами. Это химия ультрамалых концентраций, химия в микроволновом поле и химия в сверхкритических флюидах. Я считаю, что новые решения будут именно там. И поэтому мне сегодня интересны сверхкритические флюиды.
По моим ощущениям, аналитическая химия все в большей и большей степени становится прикладным направлением. С акцентом на таких областях, как медицина, биология, экология и т.д. Там есть деньги, а все идут туда, где деньги. Хотя наш гуру, заведующий кафедрой аналитической химии МГУ академик Юрий Александрович Золотов, считает, что аналитическая химия – фундаментальная наука. Я стараюсь избегать категоричных суждений – истина всегда где-то между. Однако молодое поколение совершенно четко стоит на противоположной позиции, и к нему стоит прислушаться – современная молодежь весьма прагматична и компетентна.
Очень часто от сотрудников вузов приходится слышать жалобы на уровень современных студентов. В вашей лаборатории ситуация иная?
Я проработал в МГУ 50 лет, и что меня в последнее время радует – у молодежи появился интерес к науке. Пофигизма стало гораздо меньше. Причем эта ситуация характерна не только для МГУ. На научных конференциях в последнее время очень много молодежи. И мы, как можем, стараемся их поддерживать, давать им скидки, льготы и т.д.
Современные студенты уже с первого курса знают, чего хотят – на какую кафедру пойдут, в какую лабораторию. Студенты очень хорошо видят и уровень работ нашей лаборатории, и актуальность направления. Поэтому не удивительно, что конкурс на место дипломника в лабораторию хроматографии – где-то три человека на место (кастинг, как шутят студенты), больше 7–8 дипломников в год мы не берем. Поэтому с молодыми умами у нас проблем нет.
Но и образование мы даем достойное. Сейчас наши выпускники буквально нарасхват. Конечно, и сами ребята знают себе цену. Многие работают в фармацевтике, в приборостроительных фирмах, в них очень заинтересованы силовые структуры. Половина сотрудников Российского антидопингового центра – также наши выпускники. Теперь эта организация будет располагаться на территории МГУ. Очень надеюсь, сотрудники и выпускники нашей лаборатории поработают в этом центре.
Деятельность и лаборатории хроматографии, и Аналитического центра весьма разнопланова. Для подобных работ необходимо оборудование и финансирование. Как вы решаете эти проблемы?
Действительно, у нас широкая тематика, соответственно – много сотрудников, много дорогих приборов. Оборудование нужно обслуживать – только на это мы тратим порядка 7–8 млн руб. в год. Сотрудникам также нужно платить, особенно молодежи, чтобы удержать.
С моей точки зрения, бюджет московского университета колоссальный, но не совсем эффективный. Однако повторюсь, хроматография – метод востребованный, а уровень наших научных работ весьма приличный. Поэтому без грантов и заказов не остаемся. Например, сейчас ведем работы в рамках четырех грантов РФФИ, недавно получили два гранта Российского научного фонда. Выполняем ряд договорных работ. В общем, стараемся идти в ногу со временем.
Кроме того, нам существенно помогает компания Agilent Technologies. Благодаря тесным партнерским отношениям, мы располагаем хорошими методиками и приборами, специалисты Agilent помогают поддерживать их в надлежащем состоянии. Без такого содействия придется очень трудно.
Не буду скрывать, нам очень сильно мешает ухудшение отношений между Россией и рядом ведущих стран мира, введение санкций. Так, у нас сложились хорошие контакты с американской компанией Dionex – сейчас это подразделение корпорации Thermo Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific Dionex Products). В 2014 году компания Dionex обратилась к нам с просьбой помочь в решении проблем синтеза сорбентов для ионной хроматографии. К декабрю 2014 практически все было сделано. И тут началась катавасия с санкциями. Госдеп США запретил Thermo Scientific заключать с нами контракт. В результате юридический отдел Thermo Scientific не смог согласовать с нами договор – ни много ни мало на 250 тыс. долл. в год. После этого случая мы активизировали свои работы и за два года синтезировали собственный сорбент.
Тем не менее, мы продолжаем общаться с компанией Dionex. В частности – с ее техническим директором Иохимом Вайссом (Dr. Joachim P. Weiss). Это потрясающий человек, я ему очень благодарен за то, что в самые трудные времена он морально поддержал нас. Полагаю, мы еще вернемся к плодотворному сотрудничеству.
А с отечественными производителями хроматографического оборудования вы взаимодействуете?
В области ионной хроматографии назову компанию "Аквилон" – это единственная в России фирма, которая реально производит ионные хроматографы. Их системы "Стайер" – добротные бюджетные приборы, вполне достойное решение для целого ряда аналитических задач. Особенно в свете политики импортозамещения.
В газовой хроматографии очень приличные приборы выпускает фирма "Хроматек" из Йошкар-Олы. В Новосибирске компания "ЭкоНова" производит модифицированный хроматограф "Милихром А-02", с современным программным обеспечением. Жидкостный хроматограф "Маэстро-ВЭЖХ" с очень хорошим амперометрическим детектором делает "Интерлаб". На основе этих решений, в частности, можно создавать комплект учебных аналитических приборов для вузов – я не оставляю эту идею. И вот здесь как раз стоит эффективно сотрудничать.
Но нужно понимать, что бизнес в аналитическом приборостроении очень специфичный. Ведь для иностранных компаний российский рынок весьма и весьма привлекателен, невзирая ни на какие санкции. Как только они видят, что появляется новое отечественное оборудование, тут же снижают цены на свою продукцию либо создают какие-то совсем упрощенные приборы, которые по цене будут конкурентоспособны на российском рынке.
Сегодня российская наука переживает непростой период, связанный с реформированием РАН. Насколько происходящие события влияют на вашу работу?
Я счастливый человек, поскольку работаю в МГУ и эти дрязги до нас не доходят. Однако я знаю систему. Действительно, многие сотрудники РАН очень и очень агрессивно настроены против ФАНО. Я хоть и член-корреспондент РАН, но взгляд у меня другой. Ведь позиция: "деньги давайте, а мы будем делать, что хотим" едва ли конструктивна. Так не бывает. К счастью, эту позицию разделяют далеко не все. Есть умные институты, например, Институт органической химии им. Н.Д.Зелинского, которые ведут себя по-другому. Я регулярно повторяю, что хроматография – это наука компромиссов. По большому счету, вся наша жизнь – это наука компромиссов, нельзя с шашкой на танк лезть.
А вообще, нужно учиться у молодежи. Учиться реализму. Если бы молодежь 10 лет назад пустили в руководство РАН, все было бы по-другому.
Спасибо за интересный рассказ.
С О.А.Шпигуном беседовала О.А.Шахнович
Олег Алексеевич Шпигун – крупный ученый в области аналитической химии, прежде всего – хроматографии и электрофореза неорганических и органических веществ. Он родился в Москве 16 ноября 1946 года. В 1969 году окончил химический факультет МГУ, где работает до сих пор. Прошел путь от младшего научного сотрудника до профессора (с 1992 г.), защитив сначала кандидатскую (1974 г.), а затем и докторскую диссертацию (1989 г.). В 1988 году возглавил лабораторию хроматографии МГУ. В 2006 году избран член-корреспондентом РАН по Отделению химии и наук о материалах.
В 1998 году О.А.Шпигун создал и возглавил Аналитический центр химического факультета МГУ – один из самых авторитетных в России в области химического анализа. За эти годы в центре разработано свыше 100 методик определения веществ в различных объектах. Многие из них используются при решении экологических задач, в ракетно-космической области, при контроле качества фармацевтической и пищевой продукции и т.д.
О.А.Шпигун проводил фундаментальные исследования по развитию теоретических основ и аналитическому применению высокоэффективной жидкостной хроматографии и капиллярного электрофореза, работы по созданию новых сорбентов для хроматографического разделения неорганических и органических веществ. Им разработана теория удерживания ионов на цвиттер-ионных и полиэлектролитных сорбентах, сформулированы принципы выбора аминокислотных функциональных групп для разделения неорганических веществ различных классов. Важную роль ученый сыграл в развитии методов ионной хроматографии. За цикл работ "Развитие метода ионной хроматографии, разработка и организация выпуска аппаратуры" О.А.Шпигуну в составе коллектива ученых присуждена Государственная премия РСФСР в области науки и техники за 1991 г.
В последние годы под руководством О.А.Шпигуна успешно развивается хроматография стереоизомеров. В возглавляемой О.А.Шпигуном лаборатории хроматографии разработаны оригинальные методики определения более 200 неорганических и органических веществ.
О.А.Шпигун – член бюро Научного совета РАН по аналитической химии, руководитель секции Научного совета РАН по хроматографии, вице-президент ассоциации "Экоаналитика", член Ученого совета химического факультета МГУ, член редколлегий "Журнала аналитической химии", "Вестник МГУ". Читал лекции по результатам своих научных исследований в университетах Японии, Германии, Китая, Кубы. В 1995 году преподавал аналитическую химию в качестве приглашенного профессора в Университете Тохоку г. Сендая, Япония. Автор более 400 научных работ, 20 авторских свидетельств и патентов РФ.
[1] Zatirakha A.V., Smolenkov A.D., Shpigun O.A. Preparation and chromatographic performance of polymer-based anion exchangers for ion chromatography: a review // Analytica Chimica Acta. 2016. Т. 904. P. 33–50.
[2] Подробнее о методе см. Федотов П. Планетарная центрифуга: от исследования наночастиц до анализа античного свинца // АНАЛИТИКА. 2016. № 3. С. 14–19.
В мае 2017 года в поселке Агой под Туапсе состоялась III Всероссийская конференция с международным участием "Аналитическая хроматография и капиллярный электрофорез". Ее организатором выступил факультет химии и высоких технологий КубГУ при участии Российской академии наук, Научного совета РАН по аналитической химии, РФФИ, ИОНХ им. Н.С.Курнакова РАН, МГУ имени М.В.Ломоносова и НТЦ "БиАСеп". Научный форум собрал более 200 специалистов – ведущих российских и зарубежных исследователей, сотрудников профильных предприятий и организаций, молодых ученых из различных регионов России, а также Германии, Польши, Австрии, Австралии и Казахстана.
На конференции обсуждался широкий круг фундаментальных и прикладных вопросов:
• основные тенденции развития хроматографии, хромато-масс-спектрометрии, капиллярного электрофореза, современные инструментальные реализации методов;
• новые сорбенты и материалы для хроматографии и электрофоретического анализа;
• практическое применение хроматографии и электрофореза в анализе объектов различной природы, условия селективности и эффективности разделения, пробоподготовка в хроматографическом анализе;
• метрологическое обеспечение и хемометрика.
Об одной из центральных тем научного форума – фундаментальном и практическом развитии метода хроматографии – нам рассказал сопредседатель конференции, член.-корр. РАН, руководитель лаборатории хроматографии химического факультета МГУ, д.х.н. профессор Олег Алексеевич Шпигун.
Олег Алексеевич, вы руководите и лабораторией хроматографии, и Аналитическим центром химического факультета МГУ. Какие задачи решают эти структуры?
Задачи у них несколько разные. Аналитический центр сосредоточен на прикладных аспектах аналитической химии. В первую очередь – на хроматографии и хромато-масс-спектрометрии, однако мы используем и другие современные методы анализа – от спектральных до титрометрии, определения химического потребления кислорода и т.д. Лаборатория хроматографии занимается сугубо научными вопросами. Но полученные результаты мы внедряем в Аналитическом центре: например, новые сорбенты для ионной и гидрофильной хроматографии, новые подходы к разделению.
В области фундаментальных научных исследований у нас два основных проекта. Первый из них связан с разработкой анионообменных сорбентов для ионной хроматографии и сорбентов для хроматографии гидрофильных взаимодействий. В этом направлении мы продвинулись очень и очень прилично. Основная проблема создания таких сорбентов – матрица, которая представляет собой полимерные высокосшитые (до 50%) стирол-дивинилбензолы. Синтезировать такую матрицу – очень большое искусство. Нам потребовалось около пяти лет, чтобы получить матрицу нужной модификации и выстроить полную технологическую цепочку. Этим направлением занимается Александра Валерьевна Затираха со своими сотрудниками и аспирантами.
Второе фундаментальное направление лаборатории – микро- и наноэмульсии в хроматографических процессах. В этой области работает группа профессора Андрея Владимировича Пирогова, она уже добилась весьма любопытных результатов. Это довольно интересный, можно сказать экзотический материал, во многом благодаря очень большой эффективной площади поверхности. В хроматографии в основном используют микроэмульсии типа "масло в воде" – в водной среде распределены капли органического неполярного растворителя типа гексана с добавлением около 8% поверхностно-активного вещества, диаметр капель – порядка 20 нм. Такие микроэмульсии имеют и гидрофильную, и гидрофобную части, что и обуславливает их уникальное свойство – способность растворять как гидрофильные, так и гидрофобные соединения. Фактически это материалы "двойного назначения", очень удобный и перспективный инструмент для пробоподготовки. Но главное, такие эмульсии можно использовать в качестве подвижной фазы в жидкостной хроматографии. Они значительно увеличивают селективность метода по сравнению с классическими подвижными фазами, а также позволяют одновременно определять широкий спектр аналитов с существенно различной полярностью.
Разумеется, мы занимаемся и прикладными аспектами хроматографии. Так, уже около 10 лет работаем в области хиральной хроматографии, разделения энантиомеров. Создаем новые хиральные селекторы, которые позволяют делить аминокислоты, аминоспирты, лекарственные средства и т.д.
Многие наши исследования связаны с высокочувствительным определением следовых количеств физиологически активных органических соединений. Недавно выполнена работа по методикам обнаружения и идентификации боевых отравляющих веществ по продуктам их метаболизма. Ее результаты были представлены здесь, на конференции "Аналитическая хроматография и капиллярный электрофорез", в докладе Игоря Александровича Родина.
Еще одно очень мощное направление – биологически активные вещества. В этой области недавно была выполнена интересная работа по выделению и идентификации стероидных сапонинов женьшеня. О ней на конференции докладывал другой сотрудник нашей лаборатории – Андрей Николаевич Ставрианиди.
В ближайших планах – зеленая химия. Мы уже начали работы в области сверхкритической флюидной хроматографии. В частности, речь идет о применении в качестве основного компонента подвижной фазы субкритической воды. Ведь при высоких давлениях и температурах вода обладает совершенно иными свойствами. И для нас это направление очень интересно.
В области сверхкритической флюидной хроматографии мы тесно сотрудничаем с Олегом Игоревичем Покровским и Ольгой Олеговной Паренаго из Института общей и неорганической химии РАН. На конференции О.И.Покровский представил наш совместный доклад о влиянии состава подвижной фазы на селективность в сверхкритической флюидной хроматографии.
В целом могу сказать, что наши исследования соответствуют мировому уровню. Мы регулярно публикуем результаты работ в Journal of Chromatography, в прошлом году в журнале Analytica Chimica Acta вышел наш заказной обзор по ионной хроматографии[1]. Все это – подтверждение значимости наших работ.
Вы взаимодействуете с другими российскими научными группами и организациями?
Это сложный вопрос. Честно могу сказать – я не сторонник очень больших научных коллективов. Конечно, есть работы, требующие концентрации усилий многих исследователей. Например, когда мы бились над матрицей сорбентов для ионной хроматографии, то активно сотрудничали с лабораторией Бориса Яковлевича Спивакова в Институте геохимии и аналитической химии РАН им. В.И.Вернадского. Он занимается проточным фракционированием микрочастиц в поперечном силовом поле во вращающейся спиральной колонке (планетарная центрифуга с капилляром, который вращается относительно двух осей). Это очень эффективный метод для разделения частиц[2].
У нас очень хорошие контакты с Северным (Арктическим) федеральным университетом (САФУ). Там создан центр коллективного пользования ЦКП НО "Арктика", во многом – стараниями Константина Григорьевича Бугалицина. Будучи проректором по науке САФУ, он грамотно распорядился выделенными деньгами и создал очень мощный аналитический центр. Немалая роль в создании ЦКП "Арктика" принадлежит и его директору Дмитрию Сергеевичу Косякову. Я у них часто бываю, у нас хорошие дружеские и научные отношения. Но сотрудничество носит скорее характер консультаций, нежели каких-то совместных проектов. Так, мы помогаем в работах, связанных с определением в окружающей среде компонентов ракетного топлива. Ведь на территории Архангельской области находится космодром Плесецк, это направление очень актуально для региона.
Конечно, в России есть и другие центры развития хроматографии, правда, немного. Действуют сложившиеся школы в Москве, в меньшей степени – в Санкт-Петербурге. Хроматография развивается в Краснодаре, благодаря Зауалю Ахлоовичу Темердашеву, заведующему кафедрой аналитической химии факультета химии и высоких технологий КубГУ.
Значимый центр развития хроматографии – Новосибирск, где важная роль принадлежит профессору НГУ Григорию Иосифовичу Бараму. И конечно, развивается хроматография в Самаре – это сложилось исторически, начиная со времен, когда там работал Марк Соломонович Вигдергауз. Но, к сожалению, новых российских научных центров хроматографии не появляется.
Насколько направления ваших исследований соответствуют глобальной тенденции развития хроматографии как научного направления?
Основная общемировая тенденция развития хроматографии – смещение в сторону хромато-масс-спектрометрии и акцент на прикладных задачах. Это полностью соответствует направлениям нашей деятельности, так что мы "в тренде".
К сожалению, революционного, взрывного развития в хроматографии сегодня не происходит. Идет использование новых инженерных решений в приложении к уже существующим методам. Скажем, появился метод ультравысокоэффективной жидкостной хроматографии (УВЭЖХ). И японцы (компания Shimadzu), и американцы (компания Waters) в секрете друг от друга создавали УВЭЖХ-хроматографы и одновременно в 2004 году представили их на рынок. Да, это очень эффективный метод – другие колонки с диаметром частиц до 1,7 мкм; другие насосы, создающие давление до 1,5 тыс. атм. (в обычном ВЭЖХ – 400–600 атм.). Другие детекторы, с периодом выборки данных порядка 0,1 с. Поскольку скорости анализа совсем иные, потребовались новые автосемплеры и т.д. Но это – не прорыв, а инженерное решение.
Вспомните, сколь перспективным выглядел не так давно метод капиллярного электрофореза. Мне даже казалось, что он способен довольно прилично потеснить хроматографию. Но появились методы ВЭЖХ-МС и ультра-ВЭЖХ. В результате, если поначалу приборы для капиллярного электрофореза выпускали 18 компаний в мире, то сегодня их осталось три. Это изначально выросшая на капиллярном электрофорезе компания Beckman Coulter, а также Agilent Technologies и российская "Люмэкс" (система "КАПЕЛЬ").
Тем не менее, прорывы возможны. Есть три нетрадиционные химии, каждая со своими законами. Это химия ультрамалых концентраций, химия в микроволновом поле и химия в сверхкритических флюидах. Я считаю, что новые решения будут именно там. И поэтому мне сегодня интересны сверхкритические флюиды.
По моим ощущениям, аналитическая химия все в большей и большей степени становится прикладным направлением. С акцентом на таких областях, как медицина, биология, экология и т.д. Там есть деньги, а все идут туда, где деньги. Хотя наш гуру, заведующий кафедрой аналитической химии МГУ академик Юрий Александрович Золотов, считает, что аналитическая химия – фундаментальная наука. Я стараюсь избегать категоричных суждений – истина всегда где-то между. Однако молодое поколение совершенно четко стоит на противоположной позиции, и к нему стоит прислушаться – современная молодежь весьма прагматична и компетентна.
Очень часто от сотрудников вузов приходится слышать жалобы на уровень современных студентов. В вашей лаборатории ситуация иная?
Я проработал в МГУ 50 лет, и что меня в последнее время радует – у молодежи появился интерес к науке. Пофигизма стало гораздо меньше. Причем эта ситуация характерна не только для МГУ. На научных конференциях в последнее время очень много молодежи. И мы, как можем, стараемся их поддерживать, давать им скидки, льготы и т.д.
Современные студенты уже с первого курса знают, чего хотят – на какую кафедру пойдут, в какую лабораторию. Студенты очень хорошо видят и уровень работ нашей лаборатории, и актуальность направления. Поэтому не удивительно, что конкурс на место дипломника в лабораторию хроматографии – где-то три человека на место (кастинг, как шутят студенты), больше 7–8 дипломников в год мы не берем. Поэтому с молодыми умами у нас проблем нет.
Но и образование мы даем достойное. Сейчас наши выпускники буквально нарасхват. Конечно, и сами ребята знают себе цену. Многие работают в фармацевтике, в приборостроительных фирмах, в них очень заинтересованы силовые структуры. Половина сотрудников Российского антидопингового центра – также наши выпускники. Теперь эта организация будет располагаться на территории МГУ. Очень надеюсь, сотрудники и выпускники нашей лаборатории поработают в этом центре.
Деятельность и лаборатории хроматографии, и Аналитического центра весьма разнопланова. Для подобных работ необходимо оборудование и финансирование. Как вы решаете эти проблемы?
Действительно, у нас широкая тематика, соответственно – много сотрудников, много дорогих приборов. Оборудование нужно обслуживать – только на это мы тратим порядка 7–8 млн руб. в год. Сотрудникам также нужно платить, особенно молодежи, чтобы удержать.
С моей точки зрения, бюджет московского университета колоссальный, но не совсем эффективный. Однако повторюсь, хроматография – метод востребованный, а уровень наших научных работ весьма приличный. Поэтому без грантов и заказов не остаемся. Например, сейчас ведем работы в рамках четырех грантов РФФИ, недавно получили два гранта Российского научного фонда. Выполняем ряд договорных работ. В общем, стараемся идти в ногу со временем.
Кроме того, нам существенно помогает компания Agilent Technologies. Благодаря тесным партнерским отношениям, мы располагаем хорошими методиками и приборами, специалисты Agilent помогают поддерживать их в надлежащем состоянии. Без такого содействия придется очень трудно.
Не буду скрывать, нам очень сильно мешает ухудшение отношений между Россией и рядом ведущих стран мира, введение санкций. Так, у нас сложились хорошие контакты с американской компанией Dionex – сейчас это подразделение корпорации Thermo Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific Dionex Products). В 2014 году компания Dionex обратилась к нам с просьбой помочь в решении проблем синтеза сорбентов для ионной хроматографии. К декабрю 2014 практически все было сделано. И тут началась катавасия с санкциями. Госдеп США запретил Thermo Scientific заключать с нами контракт. В результате юридический отдел Thermo Scientific не смог согласовать с нами договор – ни много ни мало на 250 тыс. долл. в год. После этого случая мы активизировали свои работы и за два года синтезировали собственный сорбент.
Тем не менее, мы продолжаем общаться с компанией Dionex. В частности – с ее техническим директором Иохимом Вайссом (Dr. Joachim P. Weiss). Это потрясающий человек, я ему очень благодарен за то, что в самые трудные времена он морально поддержал нас. Полагаю, мы еще вернемся к плодотворному сотрудничеству.
А с отечественными производителями хроматографического оборудования вы взаимодействуете?
В области ионной хроматографии назову компанию "Аквилон" – это единственная в России фирма, которая реально производит ионные хроматографы. Их системы "Стайер" – добротные бюджетные приборы, вполне достойное решение для целого ряда аналитических задач. Особенно в свете политики импортозамещения.
В газовой хроматографии очень приличные приборы выпускает фирма "Хроматек" из Йошкар-Олы. В Новосибирске компания "ЭкоНова" производит модифицированный хроматограф "Милихром А-02", с современным программным обеспечением. Жидкостный хроматограф "Маэстро-ВЭЖХ" с очень хорошим амперометрическим детектором делает "Интерлаб". На основе этих решений, в частности, можно создавать комплект учебных аналитических приборов для вузов – я не оставляю эту идею. И вот здесь как раз стоит эффективно сотрудничать.
Но нужно понимать, что бизнес в аналитическом приборостроении очень специфичный. Ведь для иностранных компаний российский рынок весьма и весьма привлекателен, невзирая ни на какие санкции. Как только они видят, что появляется новое отечественное оборудование, тут же снижают цены на свою продукцию либо создают какие-то совсем упрощенные приборы, которые по цене будут конкурентоспособны на российском рынке.
Сегодня российская наука переживает непростой период, связанный с реформированием РАН. Насколько происходящие события влияют на вашу работу?
Я счастливый человек, поскольку работаю в МГУ и эти дрязги до нас не доходят. Однако я знаю систему. Действительно, многие сотрудники РАН очень и очень агрессивно настроены против ФАНО. Я хоть и член-корреспондент РАН, но взгляд у меня другой. Ведь позиция: "деньги давайте, а мы будем делать, что хотим" едва ли конструктивна. Так не бывает. К счастью, эту позицию разделяют далеко не все. Есть умные институты, например, Институт органической химии им. Н.Д.Зелинского, которые ведут себя по-другому. Я регулярно повторяю, что хроматография – это наука компромиссов. По большому счету, вся наша жизнь – это наука компромиссов, нельзя с шашкой на танк лезть.
А вообще, нужно учиться у молодежи. Учиться реализму. Если бы молодежь 10 лет назад пустили в руководство РАН, все было бы по-другому.
Спасибо за интересный рассказ.
С О.А.Шпигуном беседовала О.А.Шахнович
Олег Алексеевич Шпигун – крупный ученый в области аналитической химии, прежде всего – хроматографии и электрофореза неорганических и органических веществ. Он родился в Москве 16 ноября 1946 года. В 1969 году окончил химический факультет МГУ, где работает до сих пор. Прошел путь от младшего научного сотрудника до профессора (с 1992 г.), защитив сначала кандидатскую (1974 г.), а затем и докторскую диссертацию (1989 г.). В 1988 году возглавил лабораторию хроматографии МГУ. В 2006 году избран член-корреспондентом РАН по Отделению химии и наук о материалах.
В 1998 году О.А.Шпигун создал и возглавил Аналитический центр химического факультета МГУ – один из самых авторитетных в России в области химического анализа. За эти годы в центре разработано свыше 100 методик определения веществ в различных объектах. Многие из них используются при решении экологических задач, в ракетно-космической области, при контроле качества фармацевтической и пищевой продукции и т.д.
О.А.Шпигун проводил фундаментальные исследования по развитию теоретических основ и аналитическому применению высокоэффективной жидкостной хроматографии и капиллярного электрофореза, работы по созданию новых сорбентов для хроматографического разделения неорганических и органических веществ. Им разработана теория удерживания ионов на цвиттер-ионных и полиэлектролитных сорбентах, сформулированы принципы выбора аминокислотных функциональных групп для разделения неорганических веществ различных классов. Важную роль ученый сыграл в развитии методов ионной хроматографии. За цикл работ "Развитие метода ионной хроматографии, разработка и организация выпуска аппаратуры" О.А.Шпигуну в составе коллектива ученых присуждена Государственная премия РСФСР в области науки и техники за 1991 г.
В последние годы под руководством О.А.Шпигуна успешно развивается хроматография стереоизомеров. В возглавляемой О.А.Шпигуном лаборатории хроматографии разработаны оригинальные методики определения более 200 неорганических и органических веществ.
О.А.Шпигун – член бюро Научного совета РАН по аналитической химии, руководитель секции Научного совета РАН по хроматографии, вице-президент ассоциации "Экоаналитика", член Ученого совета химического факультета МГУ, член редколлегий "Журнала аналитической химии", "Вестник МГУ". Читал лекции по результатам своих научных исследований в университетах Японии, Германии, Китая, Кубы. В 1995 году преподавал аналитическую химию в качестве приглашенного профессора в Университете Тохоку г. Сендая, Япония. Автор более 400 научных работ, 20 авторских свидетельств и патентов РФ.
[1] Zatirakha A.V., Smolenkov A.D., Shpigun O.A. Preparation and chromatographic performance of polymer-based anion exchangers for ion chromatography: a review // Analytica Chimica Acta. 2016. Т. 904. P. 33–50.
[2] Подробнее о методе см. Федотов П. Планетарная центрифуга: от исследования наночастиц до анализа античного свинца // АНАЛИТИКА. 2016. № 3. С. 14–19.
Отзывы читателей
