Александр Южаков, Павел Проворотов - Наука в фокусе - 2015-05-24
24.05.2015
Н. Асадова
―
17 часов и 7 минут в Москве. У микрофона Наргиз Асадова и Егор Быковский, заведующий отделом науки журнала «Вокруг света». Привет, Егор.
Е. Быковский
―
Привет, Наргиз. Здравствуйте, дорогие друзья.
Н. Асадова
―
Это передача «Наука в фокусе». Я рада снова быть в эфире. В прошлый раз я пропустила, поскольку была в командировке.
Е. Быковский
―
Это не помешало нам сделать с тобой совместную передачу.
Н. Асадова
―
Это точно. Сегодня у нас две очень интересные темы. Первая из них касается болезни Альцгеймера. Дело в том, что очень часто нам на SMS приходили разные запросы – рассказать про всякие деменции. Собственно, болезнь Альцгеймера – это одна из таких деменций. И в последнее время было нескольких таких знаковых публикаций в различных журналах.В частности, моё внимание привлекла публикация в журнале Science о том, что американские учёные разработали уникальную методику уничтожения амилоидных бляшек, вызывающих болезнь Альцгеймера. Новый способ лечения способен предотвращать поражение памяти и нервных клеток головного мозга, характерное для этого заболевания. Это открытие сделали учёные из Института исследования мозга университета Квинсленда. Главный человек, который руководил этими исследованиями, профессор Юрген Гоц проводил эти исследования на мышах. В кровь животного вводились микроскопические газовые пузырьки при одновременном воздействии высококачественных ультразвуковых волн. При этом происходило временное открытие физиологического барьера между кровеносной и центральной нервной системами, и активизировались фагоциты – иммунные клетки мозга, также называемые микроглией, которые поглощают амилоидные бляшки и восстанавливают память.
Это действительно прорывное исследование, многие об этом писали. И мы решили сегодня пригласить в нашу студию Александра Южакова, учёного-биолога, профессора Сколтеха. Здравствуйте, Александр, мы рады снова вас приветствовать в нашей студии.
А. Южаков
―
Здравствуйте.
Н. Асадова
―
Давайте поговорим про это открытие, это исследование. Вы прочитали, я вижу, подготовились, у вас эта научная публикация лежит на столе. Но сначала, я думаю, для тех, кто, может быть, не так интересовался этой болезнью и не знает, в чём её суть, давайте всё-таки небольшое определение – что же такое болезнь Альцгеймера? Что происходит в мозгу человека, когда он заболевает этой болезнью, и что вызывает болезнь Альцгеймера?
Е. Быковский
―
И почему?
А. Южаков
―
Только вначале хочу немножко вас поправить: работа была сделана в Австралии, а не в Америке, и это австралийские учёные. Возвращаясь к Альцгеймеру. Это достаточно серьёзная болезнь, это болезнь возрастная, в основном люди болеют уже в возрасте. Люди, которые болеют, имеют в основном какие-то генетические предрасположенности к этой болезни. Механизм болезни заключается в том, что на теле нейрона образуются бета-амилоидные бляшки. В принципе, по некоторым данным, они некую токсичность оказывают для нейронов. По некоторым данным, если посмотреть в микроскоп, то просто физически видно, как они механически действуют на тело нейрона. И это приводит к тому, что нейрон теряет аксональные конечности, контакты друг с другом, и в конечном итоге помирает. Это приводит к тому, что человек сначала теряет память, потом у него вырабатываются всякие другие проблемы.
Н. Асадова
―
Когнитивные способности практически полностью исчезают.
Е. Быковский
―
А моторные?
Н. Асадова
―
А моторные – нет. Понимаешь, получается, что человек впадает в такую младенческую неосознанность, при этом это взрослый человек, часто даже физически вполне себе дееспособный, который может сделать всё что угодно.
Е. Быковский
―
А эта болезнь генетически же обусловлена?
А. Южаков
―
В большинстве случаев – да, это генетически обусловленная болезнь. Но иногда достаточно трудно предположить, имеет ли тот или иной субъект предрасположенность или нет. Можно посмотреть, конечно, его историю, историю его семьи и сделать некие предположения. Но дело в том, что это, как я сказал, достаточно современная болезнь, хотя она была открыта более 100 лет назад.
Н. Асадова
―
В 1906 году немецкий психиатр Алоис Альцгеймер первый описал эту болезнь.
А. Южаков
―
Собственно говоря, как он её описал? У людей, которые умирали и которые имели признаки этой болезни, он обнаружил эти бляшки, которые образуются на нейроне. Собственно, он описал таким образом эту болезнь. И хотя, я говорю, болезнь была открыта более 100 лет назад, несмотря на это болезнь в наше общество пришла достаточно недавно, в смысле, стала популярной. Это связано с тем, что жизнь у людей увеличилась, люди стали жить долго – соответственно, стало больше больных.
Н. Асадова
―
Про статистику немножко хотела сказать. Общемировая заболеваемость на 2006 год оценивалась в 26,6 миллиона человек. И к 2050 году число больных может вырасти вчетверо. Это, во-первых, связано с тем, что рост населения Земли происходит. В процентном соотношении, может быть, и не сильно вырастет.
Е. Быковский
―
И средний возраст повышается.
Н. Асадова
―
Средний возраст повышается, с одной стороны. А с другой стороны, я слышала о том, что у молодых людей стали чаще находить. С чем это связано?
Е. Быковский
―
Я ещё хотел спросить, пока не забыл. Пока я читал, увидел странное мнение некоего учёного насчёт того, что Альцгеймер – это болезнь скорее необеспеченных слоёв, малообразованных; якобы чем больше синаптических связей, тем меньше вероятность. Насколько это подтверждается какими-то данными?
А. Южаков
―
Я, наверное, не соглашусь с этим.
Е. Быковский
―
Мне оно показалось контринтуитивным, потому что чем больше связей, тем больше должно быть и бляшек.
А. Южаков
―
Не знаю. Например, я знаю, что Рональд Рейган болел, и он человек достаточно образованный был в своей сфере. Я не знаю, мне трудно ответить на этот вопрос. Но в основном эта болезнь, конечно, бьёт по всем слоям. Просто, наверное, люди из более бедных слоёв вряд ли доживают до этого возраста, когда болезнь начинает прогрессировать, они умирают раньше. Это, кстати, болезнь более развитого общества. Люди из третьего мира обычно не доживают. То есть если средний уровень жизни достаточно низок, то и болезней таких не так уж много.
Н. Асадова
―
Я предлагаю нам вернуться к публикации австралийских учёных. Давайте поговорим, что это за прорывной метод, и действительно ли он прорывной.
А. Южаков
―
В чём технология? Технология в том, что мышке вводят раствор microbubbles, пузырьки, которые на самом деле липидные пузырьки, внутри которых воздух. Размер этих пузырьков – примерно 10 микрон. И потом мышь помещают под ультразвук, примерно тот же самый ультразвук, который используют для определения беременности. Под действием этих двух компонентов энцефалический барьер открывается. И всё.
Н. Асадова
―
Он смывает бляшки? Что он делает с ними механически?
А. Южаков
―
Давайте немножко поговорим о барьере. Мозг живёт в своей атмосфере, кровь туда не приходит, там есть своя жидкость. Там есть, конечно, сосуды, но между сосудами и нейронами есть своя жидкость. И этот барьер не позволяет приходить клеткам крови. Вообще он фильтрует, питательный элемент туда входит. Не могут туда пройти токсины. Одна из причин, почему так тяжело что-либо лечить в мозгу – потому что, например, антибиотики не проходят в мозг, поэтому трудно инфекции лечить. То есть у этого барьера есть определённые функции, чтобы обеспечить этот мозг. Например, основной белок крови альбумин тоже не попадает туда.В этой статье они показывают, что они берут этот альбумин, метят его определённым красителем, и он начинает флуоресцировать. Когда они открывают барьер, видят, что альбумин туда внутрь попал. И как только альбумин попадает внутрь мозга, он активирует микроглию. Сразу – ух! – что-то произошло. Альбумин здесь ни при чём. И начинают его вовсю жрать, они его начинают есть, очень сильно активируются. И как показано в статье, они настолько активированы, что заодно они съедают и эти бета-амилоидные бляшки, которые там есть.
Что здорово в статье показано? Генетическая модель этой мышки: у неё абсолютно развита эта болезнь, у неё есть потери памяти, мышка не может запоминать многие простые вещи, которые нормальные и здоровые мышки могут. Память начинает восстанавливаться. Эффект – на 50% сокращается количество бляшек и восстанавливается память у мышек.
Е. Быковский
―
Правильно ли я понимаю, что фагоциты, которые есть в мозгу, не понимают, пока их не пнёшь как следует, кто является их настоящим врагом? Только введение альбумина их раздражает до такой степени, что они начинают что-то ещё есть. Не едят ли они помимо бляшек что-то ещё полезное?
Н. Асадова
―
Какие побочные эффекты?
А. Южаков
―
В статье они пытались показать, что данная процедура не является токсичной, что мыши хорошо её переносят. Что они делали? Они окучивали мышь большим количеством ультразвука и пузырьками. После этого они через четыре часа или через сутки убивали мышь, вскрывали мозг и смотрели, что количество нейронов у неё не уменьшилось, что они здоровые. Правда, мышь ничего не могла сказать, болит ли у неё голова или нет. Но, в принципе, они считали, что всё достаточно безопасно. Хотя мы, конечно, не знаем. Мы знаем, что есть определённая болезнь, которая возникает в случае нарушения этого барьера. То есть нарушение барьера – это не так хорошо, скажем так.
Е. Быковский
―
Главное, что не очень понятно, обрела ли мышь снова свои когнитивные способности после этой обработки.
А. Южаков
―
Память, по крайней мере, восстанавливается. То есть у них есть определённый тест: мышь находится как бы в лабиринте, она должна запомнить, в какую сторону ей повернуть – влево или вправо. Больные мышки этого не помнят, а у этих мышей восстанавливается, они начинают вспоминать, они начинают помнить, в какую сторону повернуть. То есть у мыши начинает восстанавливаться память. Это, конечно, большой прогресс.
Н. Асадова
―
А какой следующий шаг после этой публикации? Предположим, что этот метод лечения действительно безопасен (ну, во-первых, надо проверить ещё). На какой стадии начинаются испытания на человеке? Какова процедура?
А. Южаков
―
Давайте немножко про историю того, что было сделано. На самом деле метод открытия барьера – это сделали не эти ребята из Австралии. Это было сделано американским учёным, она вообще француженка по происхождению, зовут её Elisa Konofagou, она работает в Нью-Йорке в Колумбийском университете. Она как раз занимается тем, что придумала эту систему, как открывать этот барьер. И одна из идей, для чего она это сейчас использует – для того, чтобы туда доставлять, например, те же антибиотики в случае менингита или ещё каких-то болезней. И эти учёные из Австралии просто поняли, как применить эту систему для Альцгеймера. Я думаю, что это, конечно, очень хороший первый шаг. Но я хочу сказать сразу, что между мышью и человеком есть большая разница.
Е. Быковский
―
Количество нейронов – на четыре порядка, насколько я помню.
А. Южаков
―
Дело не только в нейронах, но и в самом барьере. Барьер совершенно другой. Например, мы очень много работали над инсультом. Очень много компаний работают над инсультом, делают какое-то лекарство от инсульта. В принципе, механизм практически такой же, как инфаркт сердца. Но ни одно клиническое испытание не прошёл ни один препарат, а он отлично работал на мышах и на крысах. Почему? Потому что то, что работает в мыши, то, что проходит в мозг мыши, в человеческий мозг проходит в четыре или в пять раз сложнее (те же самые компоненты, те же самые соединения), потому что этот барьер более сильно развит, более мощный, чем у мыши.
Н. Асадова
―
Учёные на данном этапе не могут преодолевать этот барьер так же эффективно, как у грызунов?
А. Южаков
―
Я думаю, что просто ещё не пробовали, пока не дошло до этого, как это делалось с мышами.
Н. Асадова
―
А как вы думаете, когда до этого дойдёт? И что должно для этого произойти? Я просто пытаюсь понять методологию этих всех исследований.
Е. Быковский
―
Какая следующая ступень после мышей до человека?
А. Южаков
―
Я думаю, что тут ещё есть много-много проблем. Опять же, открыть барьер – это хорошо или плохо? Например, мы знаем, что есть такая болезнь, где открывается этот барьер – это рассеянный склероз. Это открывается, попадают в клетки макрофаги, они начинают поедать белок миелин, и это приводит к рассеянному склерозу – это плохо. Если мы откроем этот барьер для Альцгеймера, не факт, что мы…
Е. Быковский
―
Всякие аутоиммунные проблемы.
А. Южаков
―
Да, может возникнуть очень много проблем. Я бы сказал, что эта статья – это первый хороший шаг. Я не хочу её унижать, в смысле, говорить, что она не очень хорошая. Нет, она замечательная, это отлично, люди придумали, как это делать. Какой будет следующий шаг? Надо, конечно, ещё много делать испытаний.
Н. Асадова
―
А давайте поговорим о других каких-то путях лечения болезни Альцгеймера. Наверняка у этих учёных один путь лечения – открытие этого барьера. Может быть, есть какие-то ещё способы? Может быть, генная инженерия?
Е. Быковский
―
Я как раз хотел спросить: а зачем так стараться взломать гемато-энцефалический барьер, тем более что это может привести к каким-то непонятным осложнениям? А почему нельзя напрямую в мозг ввести в конце концов? Мы же можем к нему как-то напрямую, просто дырку сделать в голове и ввести лекарство? Вопрос, возможно, немного наивно звучит, но он наверняка возник в голове у моих слушателей сейчас.
А. Южаков
―
Вы знаете, на самом деле барьер – это большая проблема. Я работал со многими компаниями, я сам был в проекте, который для Альцгеймера. Это проблема номер один. Что-либо засунуть в мозг – это достаточно трудно, и ничего туда, собственно говоря, не идёт. Кстати, это интересно, потому что в одной компании я работал (я не могу назвать эту компанию), мы с ними вели совместную работу в этой области. Они занимались тем, что активировали некие белки, которые участвуют в этом процессе. Это называется heat-shock proteins. Я попытался перевести – белок теплового удара. То есть эти белки реагируют на разные температуры, на высокую или низкую температуру. Они являются ключевыми в развитии Альцгеймера. Они участвуют в каскаде реакций, которые приводят в конце концов к этим бета-амилоидам.Как у них было? У них была очень хорошая модель, они сделали генетическую мышку. Но чтобы завести процесс, им нужно было температурный режим этой мышке изменить. Что они брали? Они брали мышку, совали в холодильник минут на 30-40, вытаскивали, забивали мышку и смотрели – каскад включился или не включился. Соответственно, они использовали своё лекарство до того момента, как они сунули в холодильник, и после. И смотрели, насколько всё изменилось.
Я к чему всё это говорю? К тому, что это хорошая компания в Европе, мы работали всю весну. Вообще, в Европе не принято носить шапки, а люди, которые были в этом проекте, все ходили в шапках в марте. Чуть-чуть холодно – смотришь, они уже в шапках. Участие в этом проекте меня научило, что надо всегда, когда холодно, обязательно надевать шапку.
Н. Асадова
―
То есть охлаждение головного мозга может способствовать возникновению Альцгеймера?
А. Южаков
―
Оно на сто процентов запускает процесс…
Н. Асадова
―
Образование амилоидных бляшек?
А. Южаков
―
Нет, не амилоиды. Оно запускает процесс heat-shock proteins. Не факт, что они приведут к образованию бета-амилоидов. Но я хочу посоветовать всем: когда холодно, обязательно надо надевать шапку.
Е. Быковский
―
И, кстати, не пить очень холодного, потому что мозг близко к верхнему нёбу, и можно охладить.
Н. Асадова
―
Про профилактику Альцгеймера мы немножко попозже скажем. Я всё-таки возвращаюсь к своему вопросу про другие пути решения болезни Альцгеймера, её лечения. Какие ещё вы могли бы назвать перспективные направления?
А. Южаков
―
Heat-shock proteins, про которые я говорил – это одно из наиболее ведущих направлений. Люди пытаются определённым образом их моделировать. Опять же, всё время сталкиваются с той же проблемой, о которой мы уже говорили – введение этих активных соединений в головной мозг достаточно тяжёлое. Новое открытие, может, позволит открывать этот барьер.
Е. Быковский
―
Правильно ли я понимаю, что проще найти средство от болезни Альцгеймера, чем средство его доставки в мозг?
А. Южаков
―
Да, правильно. Доставка в мозг – это самая большая сложность, которая на данный момент существует. Может быть, это и хорошо, и плохо. Ну, так устроен наш мозг. Потому что если в мышку он проходит очень легко… Но вы знаете, что мышка за несколько недель становится взрослой, а человеку надо много лет.
Н. Асадова
―
Давайте тогда про профилактику поговорим. В холоднее время носить шапку. Что ещё? Я часто встречаю статьи: «Если вы не хотите заболеть Альцгеймером, то ешьте то-то, не ешьте то-то». То есть надо какую-то диету соблюдать? И есть ещё (особенно на американских сайтах это модно) огромное количество каких-то разработанных аппаратов, которые тренируют память каким-то образом, все эти нейронные связи активизируют. Если вам даже на роду написано заболеть Альцгеймером, то это, по крайней мере, отложит заболевание. Что вы можете сказать про профилактику и про эти все аппараты?
А. Южаков
―
Честно сказать, я скорее учёный-экспериментатор, мне трудно говорить про профилактику. Например, я знаю, что пожилые люди, которые ведут активный образ жизни… Я могу взять своих родителей в пример, они очень активные. Например, у меня мама – очень активный человек. Она читает, она всё знает, что происходит везде в Москве. А посмотреть на неё – у неё совершенно яркий взгляд.
Н. Асадова
―
Советуют учить, например, новые языки в пожилом возрасте, учить больше стихов, я не знаю, решать какие-то головоломки по математике. Это действительно как-то способствует?
Е. Быковский
―
Есть ли связь?
Н. Асадова
―
Да, связь прослеживается?
А. Южаков
―
Конечно. Потому что когда человек что-то новое учит, в его мозгу постоянно создаются новые соединения между нейронами.
Е. Быковский
―
Это понятно. Но как новые соединения синаптически предохранят появление на них бляшек? Я не очень понимаю.
А. Южаков
―
Что делает бляшка? Бляшка уничтожает эти соединения, она убивает эти соединения. Но если у человека постоянно возникают новые соединения, это приводит к тому… Ну да, они погибают, но…
Е. Быковский
―
В одном месте порвалось, а в другом образовалось? Понятно.
А. Южаков
―
Конечно. Когда мозг находится в активной фазе, в активном состоянии, это провоцирует образование соединений между нейронами.
Н. Асадова
―
Скажите, а что нам говорят генные инженеры по поводу болезни Альцгеймера и способов борьбы с ней?
А. Южаков
―
Вообще, генная инженерия говорит много и интересно, но мы, по крайней мере, не на том уровне. Если мы сейчас не знаем, как нам простой этот компонент туда засунуть, то генная инженерия в данный момент, по-моему…
Е. Быковский
―
Генная инженерия ещё дальше от решения, чем то, о чём мы сейчас поговорили.
А. Южаков
―
Да, она ещё может и навредить на данном этапе. Опять же возвращаясь к этой статье, с чего мы начали. Это действительно очень большой шаг, и думаю, не только для Альцгеймера, но и для других болезней таких, как…
Е. Быковский
―
Болезней мозга, которые надо как-то лечить, а для этого надо доставить туда лекарство.
А. Южаков
―
Правильно.
Н. Асадова
―
Спасибо большое. У нас, к сожалению, наше время подошло к концу. С нами был Александр Южаков, учёный-биолог и профессор Сколтеха, говорили мы о новых методах лечения болезни Альцгеймера. Спасибо. Мы сейчас прервёмся на новости и рекламу, а затем вернёмся в эту студию и расскажем вам ещё про одну интересную тему, так что никуда не уходите.
Е. Быковский
―
Спасибо, Александр.НОВОСТИ
Н. Асадова
―
17 часов и 35 минут в Москве. У микрофона по-прежнему Наргиз Асадова и Егор Быковский, заведующий отделом науки журнала «Вокруг света». Мы продолжаем нашу передачу.И сразу же я хочу напомнить, что у нас во второй части будет рубрика «Вопрос-ответ», и вы можете уже сейчас начинать присылать свои вопросы на телефон для SMS: +7 (985) 970-45-45. Мы обязательно соберём эти вопросы и на следующей неделе вам ответим. Не стесняйтесь. Всё, что вы хотели спросить, но до этого не у кого было. Вот можете сейчас нам в передачу прислать эти вопросы.
А сейчас мы переходим к следующей нашей теме. Егор, тебе слово.
Е. Быковский
―
Напомню, кстати, что Наргиз с нами не была в прошлый раз, потому что присутствовала на финале ежегодного молодёжного международного конкурса научно-инженерных проектов ISEF 2015. Опять же напомню, что на счёту у российской команды шесть призовых мест…
Н. Асадова
―
Девять призов получили.
Е. Быковский
―
Да, плюс три спецприза. В секциях «Математика», «Природоохранный инжиниринг», «Химия», «Материаловедение» (кстати, так и называется «Материаловедение») и «Программное обеспечение системы». Правда, не было ни одной золотой медали, но всё равно хорошо.Вообще было много интересных работ. Рассказ об одной из них вы слышали во время прошлой передачи, если слушали. А сейчас у нас в студии Павел Провоторов, он своей работой неделю назад меня прямо заворожил. Я просил у Наргиз взять у него интервью ещё в Лос-Анджелесе, но она вместо этого привела его в студию, что ещё лучше.
Н. Асадова
―
Было это дело не в Лос-Анджелесе, а в Питтсбурге, сразу тебя поправлю.
Е. Быковский
―
Слушай, так далеко – какая разница?
Н. Асадова
―
Паша у нас в студии. Привет!
П. Провоторов
―
Здравствуйте.
Е. Быковский
―
Павел у нас впервые разработал методику формирования непрерывных цепочек из наночастиц общей длиной до 60 сантиметров. Если представить себе толщину этой нити, то длина поражает. Насколько я понял, экспериментально были получены цепочки из оксидов молибдена и свинца. Образующие их наночастицы имеют сферическую форму диаметром от 20 до 200 нанометров.Когда я это прочитал, сразу вспомнил, был такой прекрасный не рассказ, а роман «Джонни-мнемоник» Гибсона, я его в своё время с удовольствием читал. И там один из злодеев крутил этой наномолекулярной нитью, на конце был привешен грузик, и резал всех подряд совершенно эффективным и невидимым способом. Можно ли будет ваше изобретение использовать в таких целях, и для чего оно вообще?
П. Провоторов
―
Нет, в таких целях его практически невозможно использовать, потому что эти структуры совершенно непрочные, они рвутся при любом прикосновении. У них цель другая. Они состоят из наночастиц, из сферических наночастиц, и поэтому они могут использоваться в высокоэффективных преобразователях радиации в электроэнергию, в радиационных детекторах, в биосенсорах и на инновационных устройствах преобразования солнечной энергии в электричество.
Н. Асадова
―
То есть мы говорим о некоем новом слове в создании солнечных батарей, правильно ли я понимаю? Потому что, насколько ты мне рассказывал в Питтсбурге (я просто хочу вернуться к этому разговору), с помощью вот этих самых наночастиц, вот этих новых, созданных тобой, можно каким-то образом делать солнечные батареи, у которых КПД будет намного выше, и в производстве они намного дешевле.
Е. Быковский
―
Да, вот это интересно, потому что солнечные батареи и сейчас существуют и как-то работают. Понятно, что они там будут, допустим, применяться. Но в качестве чего они будут применяться и зачем? Какие узлы они заменят?
Н. Асадова
―
И в чём принципиально новое слово, новая реакция? Ты говорил о том, что какая-то совершенно новая реакция будет происходить, не то, как сейчас это работает.
П. Провоторов
―
Да, это совершенно другой принцип работы таких солнечных батарей. Во-первых, я повторюсь, что производство их гораздо дешевле, то есть установки можно буквально собрать свои руками – в принципе, как я это сделал для производства своих наночастиц. Они стоят не более 10 тысяч рублей на наши деньги. И проволока молибденовая тоже очень дешёвая. Соответственно, солнечные батареи тоже будут иметь очень маленькую цену, их смогут позволить практически каждое предприятие и простые граждане.
Е. Быковский
―
А насколько это будет примерно дешевле (хотя бы порядок), чем ныне существующие?
П. Провоторов
―
Ныне существующие модели: квадратный метр стоит порядка 10 тысяч рублей. Производство этих структур, которые я получаю, стоит порядка 20 копеек за метр этой структуры. Стоимость 1 квадратного метра не превысит 1 тысячи рублей.
Н. Асадова
―
То есть получается, что в 10 раз дешевле?
П. Провоторов
―
Да, в 10 раз.
Е. Быковский
―
А стоимость укладки точно будет такая низкая? Потому что вы же сами сказали, что они очень хрупкие и тут же разрушаются.
П. Провоторов
―
Ожидается достаточно низкая стоимость, во-первых, потому что мы работаем над более выгодными методами, более удобными, чтобы они не распадались в воде, не гидролизировались, не уплывали куда-то. Также существуют и другие методы укладки таких частиц, также разработанные нами. Например, они могут укладываться в какие-то полимерные матрицы и спаиваться высокочастотным излучением от генератора, например, который я тоже сам собрал, также используются для получения этих сверхдлинных цепочек из наночастиц.
Н. Асадова
―
Чтобы понимали наши слушатели, до Паши никто не мог получить наночастицы вот такой длины. Это самая длинная наночастица, которая на данный момент получена в мире. Я знаю, что ты подавал заявки на патенты. Какие-то новости есть?
П. Провоторов
―
Пока что от этого бюро нет никаких вестей, это достаточно длинный процесс. Да, я подавал заявку на устройство прямого преобразования ионизирующих излучений в электроэнергию и на устройство получения таких сверхдлинных наноцепочек.
Н. Асадова
―
Чтобы тоже было понятно, Павел Провоторов, который сидит у нас сегодня в студии – всего-навсего ученик десятого класса (десятого класса!) школы имени Дубовицкого в городе Черноголовка. На счёту Паши не только это открытие, про которое мы сегодня говорим, но также Паша сам делает установки, которые даже в университетах сейчас в лабораториях тестируют и с ними работают. Расскажи про эти установки и каким образом ты вообще догадался проводить эти опыты, чтобы получить эти последовательности из наночастиц.
Е. Быковский
―
Почему вы выбрали это направление, как вы к нему пришли?
П. Провоторов
―
Первая установка, которую я собрал – это был импульсный генератор.
Н. Асадова
―
Сколько тебе лет было тогда?
П. Провоторов
―
Это было года 3 назад. Сейчас мне 16 лет, а тогда было 13. Я её собирал не для того, чтобы получать какие-то наноструктуры. Я раньше интересовался различными плазмоэффектами, плазмой и планировал получить шаровую молнию. С шаровой молнией ничего не вышло.
Н. Асадова
―
Родители были рады.
П. Провоторов
―
Да, родители были рады, наверное, этому, потому что мама у меня достаточно сильно боится таких эффектов.
Е. Быковский
―
Любая мама будет бояться таких эффектов, я вас уверяю.
Н. Асадова
―
И даже папа. (Смех.)
П. Провоторов
―
Эксперимент закончился неудачно, лаборатория чуть на воздух не взлетела. И я начал проводить другие эксперименты. Например, в одном из изданий, в одной книжке был описан эксперимент по электрическому взрыву металлических проволочек, там чисто изучались полёты этих капель, которые образуются в момент взрыва и сам процесс взрыва – ни слова о каких-либо нанообразованиях. И я стал такие эксперименты проводить. И в один день после многочисленных экспериментов я взорвал молибденовую проволоку и обнаружил, что в воздухе летают какие-то нитеподобные образования. В этот момент я уже был знаком с моим научным руководителем (это Классен Николай Владимирович, работник Института физики твёрдого тела), и он как раз в то время мне говорил: «Обращайте внимание на любые мелочи, потому что в них может содержаться какое-либо открытие».
Е. Быковский
―
Но это же надо знать, на что обратить внимание. 200 нанометров – это сколько получается? 0,2 микрона? Глазом это не разглядишь. Надо знать, что они там будут, чтобы на них обратить внимание.
П. Провоторов
―
Нет, это не совсем такие структуры, как вы, возможно, себе представили. Это нитеподобные образования, их внутренняя морфология чем-то напоминает сеть из наночастиц, и превалируют вот эти как раз замкнутые кольца из них. Внешние их размеры, как я уже говорил: длина – до 60 сантиметров, ширина – до 1 миллиметра. То есть глазом их вполне можно увидеть.
Н. Асадова
―
Кстати говоря, мы и видели их на видео, которое Павел демонстрировал в Питтсбурге.
П. Провоторов
―
Как раз эти структуры можно поймать на подложку стеклянную, а лучше всего на металлическую, чтобы можно было исследовать с помощью сканирующей электронной микроскопии либо другой какой-нибудь технологии. Я отнёс эти структуры в научно-исследовательский институт, и обнаружилась такая занятная внутренняя морфология. Затем мы стали изучать различные издания, публикации, нигде такое описано не было.
Н. Асадова
―
А сейчас самые длинные наноцепочки, которые были получены – сколько они? Не превышают нескольких миллиметров, да?
П. Провоторов
―
Да, эти цепочки не превышают нескольких миллиметров, и они живут только в магнитном поле, они состоят из ферромагнитных частиц – то есть из тех частиц, которые прилипают к магниту, грубо говоря. И если мы уберём внешнее поле, эти структуры распадаются, то есть они неустойчивы.
Н. Асадова
―
Татьяна из Москвы спрашивает: «А что за структура у материала? Сколько атомов в частице?»
П. Провоторов
―
Атомов очень много, потому что частицы по атомарным размерам достаточно большие, там миллиарды атомов в них содержатся. Но главное то, что у них такой размер, что мы можем их использовать на практике, то есть они выгодны для использования на практике.
Н. Асадова
―
А расскажи нам, пожалуйста, про эти установки, которые ты сам придумал, как сделать, почему тебя не удовлетворили имеющиеся, и в чём их уникальность. Я знаю, что и твой научный руководитель заинтересовался самими установками, на которых ты эти опыты делаешь, и их в научно-исследовательских институтах стали использовать.
П. Провоторов
―
Такие установки раньше использовались лишь по прямому назначению, то есть, например, импульсный генератор – только для взрыва металлических проволочек. И часто эти взрывы полностью испаряли существующий взрываемый объект, то есть не получались эти горящие капли, которые как раз таки превращаются в цепочки наночастиц. Во-вторых, потому что я просто люблю мастерить своими руками и познавать радиоэлектронику, мне было интересно проводить опыты своими руками.
Е. Быковский
―
А вообще опыты ограничивались молибденом и свинцом, или другие материалы тоже были, но с ними не получилось ничего?
П. Провоторов
―
Да, были другие материалы – в частности, чистый индий, затем медь, алюминий и другие материалы, – но с ними ничего такого не происходило.
Е. Быковский
―
К тому же индий дорог, насколько я помню, существенно дороже, чем свинец, например.
П. Провоторов
―
Да, индий дорог, но он всё же присутствует в моих экспериментах, потому что для получения цепочек из оксида свинца нужна смесь свинца и индия, которая под воздействием лазера и превращается в такие структуры.
Н. Асадова
―
Виктор нас спрашивает, он не понял, каким образом цепочки связаны с солнечными батареями. Может быть, более развёрнутый ответ дашь?
П. Провоторов
―
Эти цепочки планируется использовать в солнечных батареях, они будут изготавливаться из металлов с низкой работой выхода электронов, то есть при облучении солнечным светом из них выбиваются электроны. Электроны – носители заряда, они создают ток. Соответственно, если мы их будем собирать, то коллектор будет заряжаться отрицательно (коллектором у нас будет выступать, скорее всего, электролит), а сама цепочка, которая их испускает, будет заряжаться положительно. Соответственно, из этой двухполярной схемы мы можем снимать какую-либо нагрузку.
Е. Быковский
―
А долго ли проработает такая батарея? Насколько устойчивы эти соединения, скажем, к солнечному свету или к каким-то температурным изменениям? Солнечные батареи используются же часто во внешней среде, там достаточно всяких проблем может возникать – дождь, всё что угодно.
П. Провоторов
―
Они достаточно устойчивые. Как и любая структура, как и любая солнечная батарея, они будут защищены от внешних воздействий, от дождя, то есть герметичный корпус. Под действием солнечного света они достаточно устойчивые. Например, в промышленности, где используется радиация на электростанциях, для прямого преобразования ионизирующих излучений эти структуры – наиболее подходящий вариант, потому что полупроводниковые очень быстро деградируют под излучением, и нет возможности их использовать.
Е. Быковский
―
Я поэтому и спросил. Любопытно. Обычно, Наргиз, ты спрашиваешь про народное хозяйство, а тут я прямо не могу удержаться. Для народного хозяйства польза будет совершенно поразительная, если это дойдёт до стадии производства. Я надеюсь, что дойдёт.
Н. Асадова
―
И совершенно понятно, почему. В ближайший месяц, я так понимаю, ты получишь ответ уже от патентного бюро, и тогда можно будет говорить о том, что благодаря нашему соотечественнику Павлу Провоторову появится новая эпоха в солнечных батареях.К сожалению, наше время подошло к концу. Я благодарю Павла Провоторова, финалиста конкурса Intel ISEF 2015, ученика десятого класса школы имени Дубовицкого в Черноголовке. Я желаю тебе успехов. И я уверена, что тебя ждёт блестящее будущее как учёного и как нашего юного Ломоносова. Спасибо тебе за то, что ты пришёл к нам в студию сегодня и рассказал про свою работу.
П. Провоторов
―
Спасибо.
Н. Асадова
―
А сейчас мы переходим к нашей следующей рубрике «Вопрос-ответ».
Вопрос
―
ОТВЕТ
Н. Асадова
―
Итак, ещё раз напомню телефон для SMS: +7 (985) 970-45-45. Вы можете присылать свои вопросы на этот номер, и мы с Егором обязуемся найти ответы за неделю и в следующей передаче вам их озвучить.
Е. Быковский
―
Но не на все вопросы. На все не хватит.
Н. Асадова
―
На все не хватит, но на самые интересные мы всё-таки найдём ответы. Итак, я сейчас задам вопросы, которые в предыдущей передаче у нас были присланы, и мы нашли на них ответы.Первый вопрос такой: «Почему бы нам не послать ядерные отходы в космос?» Проблема с ядерными отходами, как их утилизировать. Почему не в космос?
Е. Быковский
―
Тут много на самом деле про них спрашивали – и здесь, на радио, и в журнале. Отвечаем мы обычно вот что. Действительно, реакторы, которые работают на планете, наработали десятки тысяч тонн отходов, и надо их куда-то девать. Сейчас их просто где-то складируют, и это, конечно, несёт потенциальную опасность. Например, у меня была знакомая, которая жила в закрытом городе Озёрск, и там в 1957 году случилась катастрофа, которая считается третьей по размеру после Чернобыля и Фукусимы. Так что хранить их небезопасно.В качестве альтернативы неоднократно предлагалась отправка отходов за пределы Солнечной системы или сжигание на Солнце, или забивание в какие-нибудь тектонические разломы очень глубоко. Но для того чтобы отправить в космос, надо сначала вывести на земную орбиту, уважаемый Марк. А представьте себе, что случится, если ракета-носитель взорвётся в первые секунды такого полёта. Лучше не представляйте. Это и есть одна из основных проблем.
Существует, правда, ещё интересная идея по обеззараживанию отходов с помощью сверхмощного лазера, но до практического воплощения этому проекту ещё очень далеко. Там есть ещё всякие экономические и политические вопросы, которые могут вмешаться. Вот такой у меня для вас будет ответ.
Н. Асадова
―
Вопрос пришёл от Михи из Самары: «Почему горячая вода отмывает лучше, чем холодная?» Просто прекрасный, мне кажется, вопрос. А ещё вопрос от Володи из Свердловской области: «Как птицы умирают и где хоронят себя?» Я вот, например, тоже не видела нигде кладбищ птиц. Где они? Куда они деваются?
Е. Быковский
―
На самом деле вопрос про горячую воду отличный. Мы ответим в следующий раз, я знаю хороший ответ. Он достаточно распространённый. А птицы себя не хоронят, их хоронят другие существа.
Н. Асадова
―
Так, следующий вопрос из прошлых передач. Саша из Владимира нас спрашивал: «Заметил, что младенцы не могут дышать ртом. Разве они по-другому устроены?»
Е. Быковский
―
Это, кстати, отличное наблюдение. Это далеко не всем приходит в голову. Младенцы действительно ртом дышать не могут, они правда по-другому устроены.
Н. Асадова
―
Поэтому так страшен насморк у младенцев.
Е. Быковский
―
Совершенно верно. А устроены они вот так. У них язык куда крупнее, чем у взрослых, в смысле, относительно крупнее. И надгортанник у них сдвинут вверх по направлению к мягкому нёбу, что практически полностью запечатывает ход воздушного потока через ротовую полость, воздух не проходит – не дышат они ртом, это правда. Но, с другой стороны, это позволяет им одновременно сосать грудь и дышать, что для взрослого человека как раз было бы затруднительно. Если же нос закупорен насморком, то ребёнок может воспользоваться для дыхания ртом, конечно, но это ему тяжело. Ему придётся плакать для этого, чтобы создать нужное давление и протолкнуть воздух в узкий проход. Вот поэтому они и плачут, не просто так.Но к возрасту где-то полугода мышцы языка и мягкого нёба уже достаточно развиты, надгортанник сдвигается вниз, выходит из зацепа с язычком мягкого нёба (у вас есть такой во рту, можете открыть рот и посмотреть в зеркало, увидите). Это увеличивает риск подавиться при глотании. С этого возраста младенцы, кстати, начинают давиться, это другая опасность. Но зато теперь можно дышать ртом.
А вот, скажем, шимпанзе дышат только носом, и поэтому не могут произнести ни «и», ни «у», ни другие полезные звуки, не разговаривают.
Н. Асадова
―
Виктор из Москвы ещё один вопрос прислал, но мне кажется, что мы уже на него отвечали: «Правда ли, что положение головы человека – например, на каком боку он лежит – определяет полушарие, которым в данный момент человек думает?»
Е. Быковский
―
Я в третий раз слышу этот вопрос (видимо, от Виктора), но отвечать мы на него не будем, потому что даже непонятно, что тут ответить.
Н. Асадова
―
Юра из Москвы спрашивает нас: «Что такое эффект дежавю и как его объясняют учёные?» По-моему, тоже интересный вопрос. А теперь вопрос, который с прошлой передачи у нас остался: «Как измерить, с какой силой сжимает челюсти белая акула?» Немножко зоологии.
Е. Быковский
―
Есть хороший способ на самом деле: сунуть ногу в воду, где водятся акулы, и измерить на себе. (Смех.) Но поскольку внутри нас нет прибора, который это измеряет, то измеряют по-другому – с помощью компьютерного моделирования. Оно, например, показало (действительно такие исследования проводились), что наибольшая сила укуса крупной акулы на краях челюстей равна 18 кН – это примерно 1,8 т. А в середине – около 9 кН, то есть поменьше. При этом сила укуса живой акулы всё-таки не измерялась. Кстати, если принять во внимание…
Н. Асадова
―
А мёртвой акулы измерялась? (Смех.) Как измеряется вообще?
Е. Быковский
―
Я же говорю – компьютерное моделирование. Строим очень точную модель акулы, потом замеряем силу. Кстати, белые акулы и вообще акулы далеко не рекордсмены, потому что соотношение силы укуса к массе тела большой белой акулы, очень страшной на вид – всего 164. А у тасманийского дьявола – 181. А у нильского крокодила, кстати – 440. Так что гораздо опаснее попасться крокодилу, чем акуле. Впрочем, и тем, и другим опасно.
Н. Асадова
―
Ещё вопрос нам на SMS пришёл от Виктора… А, нет, не от Виктора, прошу прощения, от Жени: «Какова температура в космосе?»
Е. Быковский
―
Это третий претендент на следующий «Вопрос-ответ». Это на самом деле вопрос гораздо интереснее, чем может показаться сначала. Что нас там ещё спрашивают?
Н. Асадова
―
Так, ещё вопрос… А, у нас уже нет времени на вопросы и ответы. Я сейчас напомню ещё раз телефон для SMS: +7 (985) 970-45-45. Я ещё посижу буквально пару минут в студии и запишу всё, что вы пришлёте, поэтому присылайте.
Е. Быковский
―
А я прослежу, чтобы ты записала.
Н. Асадова
―
Да. А мы с вами прощаемся, потому что время наше подошло к концу. С вами были Наргиз Асадова и Егор Быковский.
Е. Быковский
―
Прекрасного вам всем воскресного вечера!
Н. Асадова
―
До свидания.
Е. Быковский
―
До свидания.