В течение двух дней участники Форума будущих технологий - 2025, организованного Фондом «Росконгресс», обсуждали развитие индустрии новых материалов и применение ее новейших достижений в различных сферах промышленности и экономики.
На полях Форума нам удалось побеседовать с многократным победителем конкурсов научных работ молодых ученых Алексеем Владимировичем Орловым.
ЦМТ: Алексей Владимирович, рады приветствовать Вас в ЦМТ Москвы на Форуме будущих технологий! Расскажите, нашим читателям о себе, о своей области исследований и о том, как ваша работа связана с тематикой ФБТ 2025 – новыми материалами.
Алексей Владимирович Орлов: Я являюсь старшим научным сотрудником Института общей физики имени А.М. Прохорова Российской академии наук, выпускник Московского физико-технического института (МФТИ). Моя работа посвящена разработке высокочувствительных биосенсоров и созданию новых методов оптического и магнитного детектирования биомолекул.
В основе наших исследований лежат передовые функциональные материалы, которые позволяют создавать инновационные биосенсорные системы. Мы разрабатываем биофункционализированные магнитные частицы, которые специфически взаимодействуют с биомолекулами-мишенями и могут использоваться в магнитных биосенсорах. Также применяем нанодиски с вихревой структурой намагниченности, обладающие уникальными магнитными свойствами, которые делают их перспективными для сверхчувствительного анализа.
Еще одно направление – создание специализированных сенсорных поверхностей, предназначенных для оптического детектирования биомолекул без использования каких-либо (флуоресцентных, ферментных или радиоактивных) меток. Эти материалы обеспечивают новый уровень точности и скорости анализа, позволяя разрабатывать сенсоры, способные работать в сложных биологических средах, таких как кровь, слюна или другие жидкости организма.
ЦМТ: В каких направлениях применяются эти материалы?
Алексей Владимирович Орлов: Наши исследования сосредоточены на двух ключевых направлениях. Во-первых, мы создаем устройства, использующие нелинейные магнитные материалы для высокоточного определения концентрации биомаркеров – молекул, сигнализирующих о наличии заболевания.
Это, например, онкомаркеры, маркеры сердечно-сосудистых заболеваний или белки инфекционных агентов. Главное преимущество таких сенсоров – возможность анализа непосредственно в сложных биологических средах (например, в цельной крови) без необходимости предварительной обработки образца. Это может сделать диагностику быстрее, удобнее и доступнее.
Во-вторых, мы разрабатываем оптические сенсоры на основе низкокогерентной интерферометрии, которые позволяют регистрировать межмолекулярные взаимодействия с высокой точностью, не требуя дополнительных меток или красителей. Их чувствительность превосходит традиционные методы, но при этом они лишены целого ряда ограничений, характерных для классических оптических технологий.
ЦМТ: В чем уникальность Ваших разработок?
Алексей Владимирович Орлов: С одной стороны, наш подход сочетает высокую чувствительность лабораторных методов, которые позволяют обнаруживать крайне малые концентрации целевых молекул, и удобство экспресс-тестов, обеспечивающих быстрые результаты без сложных процедур подготовки образца. Например, тест-системы на основе магнитных меток обеспечивают детектирование биомолекул с чувствительностью, значительно превосходящей существующие методы, но при этом остаются простыми в применении.
С другой стороны, наши оптические сенсоры используются для детального изучения взаимодействий между молекулами. Они позволяют с высокой точностью измерять, как именно и с какой силой биомолекулы взаимодействуют друг с другом. Например, с их помощью впервые стало возможным не только определять количество аутоантител в сыворотке крови человека, но и оценивать, насколько активно они взаимодействуют с мишенью. Это особенно важно для диагностики аутоиммунных заболеваний, так как помогает не просто выявить их наличие, но и понять, насколько выражен патологический процесс.
ЦМТ: Где могут практически применяться Ваши разработки?
Алексей Владимирович Орлов: Область применения таких технологий очень широка. В медицине они могут использоваться для ранней диагностики заболеваний, персонализированной терапии и мониторинга эффективности лечения. В сфере биобезопасности и контроля качества могут помогать выявлять токсины, антибиотики и другие примеси в продуктах питания, лекарствах и биологических средах. В экологии могут применяться для мониторинга загрязнений воды, воздуха и почвы, а также для оценки состояния окружающей среды.
Мы убеждены, что функциональные материалы и сенсорные технологии, которые мы создаем сегодня, в ближайшем будущем станут основой передовых диагностических систем. Это позволит повысить качество жизни людей, сделать диагностику быстрее и точнее, а медицинские технологии – более доступными и эффективными.
ЦМТ: Благодарим за интересный рассказ, Алексей Владимирович, и желаем Вам и Вашим коллегам больших успехов и достижения прорывных результатов в исследованиях.