ЯМР-спектроскопия: настоящее и будущее

На минувшей неделе в жизни alma mater прошло масштабное научное событие: в Институте физики КФУ состоялась VI Всероссийская конференция "Новые достижения ЯМР в структурных исследованиях", посвященная будущему 70-летию открытия явления ядерного магнитного резонанса и 90-летию со дня рождения профессора Ю.Ю.Самитова, одного из основателей отечественной школы ЯМР-спектроскопии в структурной химии.

На церемонии открытия конференции в президиуме были: проректор КФУ по образовательной деятельности Дмитрий Таюрский, директор Института физики КФУ Альберт Аганов, директор Химического института им. А.М.Бутлерова КФУ Владимир Галкин и   академик РАН Ренад Сагдеев, были вручены именные стипендии академиков РАН Роальда и Ренада Сагдеевых (второй из них - один из российских лидеров в области магнитного резонанса). Было вручено 4 стипендии - по 2 за кспехи в нучных направлениях "Физика" и "Химическая физика".

Лауреатами именных стипендий братьев Сагдеевых стали: по физике - Надежда Долбилова и Юлия Соловьева (обе - Институт физики), по химической физике - представитель Химического института им. А.М.Бутлерова Александр Киргизов и Лидия Коноплева  из Института физики (прим. авт.: и пусть кто-нибудь после этого скажет, что представительницы прекрасной половины человечества могут разобраться только в гуманитарных науках!).

Все выступавшие на пленарном заседании конференции говорили о важности произошедшего в 1946 г. открытия явления ядерного магнитного резонанаса. ЯМР-спектроскопия сегодня - один из основных методов исследования структуры веществ, причем,  практически не имеющий себе равных по информативности. Достаточно вспомнить применяемую для медицинской диагностики магнитно-резонансную томографию.

Р.Сагдеев в своем выступлении говорил о Ю.Самитове, о его работе по созданию первых отечественных ЯМР-спектрометров марки "КГУ". С доброй улыбкой академик вспоминал, как пользовался одним из таких приборов при написании и защите своей кандидатской диссертации...  

Участниками же конференции стали ученые из Москвы, Санкт-Петербурга, Иркутска, Новосибирска  и других городов, а также, разумеется, из Казани. В течение 4-х дней они обсуждали вопросы, связанные с применением метода ядерного магнитного резонанса - явления  резонансного поглощения или излучение электромагнитной энергии веществом, которое содержит ядра с ненулевым спином, то есть ядра, имеющие нечетное количество протонов или нейтронов.

"Ранее с Казанским университетом ассоциировалось только открытие электронного парамагнитного резонанса. Но теперь научная общественность мира признает, что  Казань - родина всего магнитного резонанса, и это прозвучало на  прошлогодней крупной международной  конференции, посвященной  70-летию открытия ЭПР. Но она уже проходила под девизом MR-70, как и состоявшаяся в ее рамках  XVII Международная молодежная научная школа "Актуальные проблемы магнитного резонанса и его приложений". А сейчас мы собрали преимущественно российских коллег, хотя и зарубежные исследователи присутствуют, чтобы посмотреть, что у нас творится", - прокомментировал А.Аганов.

В завершение 1-го рабочего дня конференции  состоялась презентация Международного центра магнитного резонанса (МЦМР) КФУ. От имени ректора КФУ  Ильшата Гафурова  церемонию открыл Д.Таюрский. Он отметил, что центр магнитного резонанса в КФУ фактически существовал уже давно, но сегодня позиционируется как  ключевой структурный элемент приоритетного направления "Перспективные материалы", в рамках которого реализуются  междисциплинарные  исследования по программе повышения конкурентоспособности, в которой участвует КФУ.

В выступлении главы физической школы университета, руководителя основного научного направления "Резонансные  свойства конденсированных сред", профессора Б.Кочелаева, внимание было акцентировано на основополагающей роли  физики магнитного резонанса в открытии крупных физических явлений (на первый взгляд, не связанных с магнитным резонансом), впоследствии отмеченных Нобелевскими премиями. Р.Сагдеев (кстати, научный консультант МЦМР) отметил важную роль Казанского университета, как родины магнитного резонанса,  в развитии этой области науки не только в России, но и во всем мире.

Далее руководитель МЦМР А.Аганов вкратце охарактеризовал направления деятельности центра, которые были представлены на серии постеров, и представил руководителей его отделов: завкафедрой квантовой электроники и радиоспектроскопии - руководителя отдела мультиядерного высокочастотного ЯМР, профессора М.Тагирова, завкафедрой физики молекулярных систем - руководителя отдела градиентного ЯМР и томографии, профессора В.Скирду и руководителя отдела ЯМР высокого разрешения - профессора В.Клочкова.

Затем были представлены отдел ЭПР-спектроскопии, которым руководит доцент  С.Орлинский, и направление "ЭПР в биомедицинских исследованиях", возглавляемое М.Гафуровым. Каждый из них охарактеризовал направления деятельности своих отделов, а С.Орлинский при этом особо выделил роль МЦМР в подготовке и переподготовке специалистов в области ЭПР для ведущих научных центров страны. Затем участники конференции ознакомились с входящими в состав МЦМР лабораториями.

На церемонии закрытия конференции были названы имена молодых исследователей - лауреатов конкурса постерных докладов. Всего в постерной сессии было представлено 42 доклада, лауреатами стали: Р.Байчурин (Российский педагогический университет, Санкт-Петербург), О.Аганова (КФУ), А.Попцов (Уфимский институт химии РАН), В.Ивлев и И.Губский (оба - РУДН, Москва). А дипломантами признаны: И.Мершиев (БФУ им.И.Канта, Калининград),  (КФУ), Д.Самульцев (Иркутский институт химии им. А.Е.Фаворского СО РАН), Е.Архипова и Э.Бухарова (обе - КФУ).

Мы побеседовали с одним из участников конференции - профессором химфака МГУ им. М.В.Ломоносова Николаем Сергеевым, в недавнем прошлом - одним из ведущих российских экспертов в области магнитного резонанса, и узнали его мнение о перспективах применения ЯМР.

- Известно, что метод ЯМР используется с 1950-х годов. Наверное, за это время сфера его применения значительно расширилась?

- Начнем с того, что конференция под названием "Новые достижения ЯМР в структурных исследованиях" проводится уже в 6-й раз, и название это уже слегка устарело, поскольку сейчас метод ЯМР применяется не только в структурных исследованиях: особое значение придается использованию данного метода в медицине. В частности, стоит отметить такие сферы влияния ЯМР, как анализ биополимеров, к которым относятся белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, лигнин, то есть, полимеры, встречающиеся в природе в естественном виде и входящие в состав живых организмов, а также биомедицинские работы, связанные с фармакологией и структурой белков.

Да и тематика докладов конференции все больше смещается в сторону медицины, например, некоторые сообщения освещают вопросы, связанные с ЯМР-томографией, то есть применением данного метода при анализе клеток человеческого тела, мозга.

- Раз Вы заговорили о тематике докладов, хотелось бы спросить о Вашем выступлении?

- Мой доклад был посвящен пока малоизвестной методике использования ЯМР на ядрах дейтерия. Вообще, метод ЯМР различается по тому, какие ядра исследуют ученые, и в основном он применяется на протоне. Такой изотоп водорода, как дейтерий - тоже магнитный и тоже может быть наблюдаемым ЯМР, однако из-за некоторых технических проблем это наблюдение сложно. Особенно проблемно наблюдать дейтерий методом ЯМР при природном снижении, то есть при снижении содержания дейтерия ниже природного уровня.

Благодаря данной методике исследований, удалось получить новые структурные данные. При применении протонного магнитного резонанса некоторые вещи просто невозможно проанализировать, поскольку они находятся в так называемом "вырожденном" состоянии, то есть, неразличимом. В дейтериевом же резонансе это состояние "вырожденности" снимается.

- А разработки кого из своих коллег, применяющих метод ЯМР,  Вы могли бы выделить особо?

- Следует выделить выдающуюся группу А.Арсеньева из Института биоорганической химии

Одним словом, ученым-физикам, занимающимся исследованиями ЯМР, предстоит еще немало сложной, но нужной работы. И отрадно, что КФУ играет в этой работе весьма значительную роль!