Татьяна Кучменко: «Открытия наших учёных часто оказываются неожиданными и прорывными»

Профессор ВГУИТ – об инновационном устройстве, способном определять нарушения в работе организма до появления первых симптомов

Профессор РАН и завкафедрой Воронежского государственного университета инженерных технологий Татьяна Кучменко создала инновационное диагностическое устройство – сканер биомолекул (он же – «Электронный нос»), который по запаху кожи позволяет выявить скрытые болезни. Это могут быть различные инфекции и вирусы, сбои в работе эндокринной системы и желудочно-кишечного тракта. По заверению учёных, прибор может диагностировать даже онкологию. О том, как создавался сканер и кто уже сейчас может им воспользоваться, лауреат региональной премии «Лидер года-2022» рассказала «Коммуне».

– Татьяна Анатольевна, как начался ваш путь в науку?

– В 1989 году я окончила химфак ВГУ и неожиданно для себя получила направление в аспирантуру. Вначале даже не поверила. Моя родина – маленький посёлок в Иркутской области. Какое-то время комплекс девочки из тайги мешал объективно оценивать многие ситуации. Одновременно Сибирь до сих пор – моё место силы. Самостоятельность, терпение, ответственность привили родители, которые безоговорочно любили меня и мою младшую сестру. Не знаю, почему, но папа был уверен, что я стану профессором. Сама же я не мечтала об этом.

– Когда другие в тебя верят, это уже полдела...

– Что-то во мне рассмотрела Тамара Валентиновна Иванова – мой первый научный руководитель в ВГУ. С её подачи я оказалась в Воронежском технологическом институте на кафедре аналитической химии у замечательного профессора Якова Израильевича Коренмана. Он многому меня научил. В то же время поставил в условия жёсткой конкуренции – среди его аспирантов я оказалась единственной представительницей слабого пола. За два года мне удалось подготовить кандидатскую диссертацию, которую я защитила в Ленинградском технологическом институте. Параллельно вышла замуж.

– Ваша главная научная тема – газовые сенсоры – устройства, способные реагировать на специфические химические реакции. Как вы к ней пришли?

– Впервые о газовых сенсорах я услышала в 1996 году от профессора технического университета Белграда Любинки Раякович, которая приезжала к нам в вуз. Доклад был на английском языке, но основное понятно: газы садятся на сорбент, дают определённую реакцию и по её интенсивности можно определить их концентрацию. Вуз заинтересовался данной темой, и мы приступили к её глубокому изучению.

– Какими оказались первые результаты?

– Прежде чем их получить, был пройден огромный путь. Через 4 года меня отправили в докторантуру, и мне пришлось написать «букварь» – первую российскую книгу о так называемых пьезокварцевых сенсорах в анализе. Вместе с преподавателями, аспирантами, студентами ВГУИТ мы выясняли, на какие летучие соединения и каким образом реагируют сенсоры. Студенты, будущие пищевики-технологи, с помощью сенсоров «нюхали» сыр, сгущённое молоко, мясные продукты, конфеты, кофе, специи. Экологи – воду, воздух, детские игрушки. Выяснилось, что полученные данные могут быть востребованы, например, при обнаружении опасных для человека газов, определении качества (натуральности, свежести) продуктов питания. К 2000 году мы накопили массу результатов. А я для себя открыла новый мир. Узнала, что за рубежом есть такой прибор – «Электронный нос», и поняла, что мы можем создать свой, российский. Этим заканчивалась моя докторская диссертация, которую я защитила ровно 20 лет назад.

– А когда же появился тот самый «Электронный нос»?

– Первый базовый прибор был сделан в 2004 году на средства областного гранта. На тот момент мы никогда не видели «Электронный нос». И у нас не было представления о том, как он может выглядеть. За основу корпуса взяли первое, что попалось на глаза – банку от кофе. Конечно, в процессе дальнейшей работы всё менялось, в том числе и внешний вид сканера. На данный момент у нас в арсенале 19 уникальных приборов. С их помощью можно анализировать продукты, проводить экологический мониторинг стройматериалов, воды и воздуха, объективно и высокочувствительно оцифровывать запах любых изделий. Можно анализировать различный биоматериал: кожу, кровь, мочу, мазки из носа и рта и т.д. Все приборы, подходы к анализу, программное обеспечение защищены 135 патентами и свидетельствами на ПО.

– Как вышло, что столь важный прибор был создан не в столичном научном центре, а у нас в Воронеже?

– Важная деталь: сегодня на смену большим научным коллективам пришли учёные-одиночки и малые научные группы. Во многом это упрощает научный поиск. И пусть по сравнению со столицами у нас ограниченные возможности в ресурсах, это не только не тормозит развитие науки на периферии, но и двигает её вперёд. Любое препятствие для нас – вызов, который лишь стимулирует поиск решений. Зачастую они оказываются неожиданными и прорывными. За этим приходит и финансовая поддержка в виде грантов, которые помогают развивать и воплощать идеи в жизнь.



– Самую большую известность получил «Нос-диагност». Как вы к нему пришли?

– Это результат мечты, большого пути, совместных работ с разными коллективами. Когда в 2017 году мы увидели, что сканер в состоянии распознавать летучие молекулы кожи, по которым можно определять, сыт человек или голоден, принимал алкоголь или нет, волнуется или расслаблен, стало ясно, что это прорыв. Никто в мире до нас в таком варианте этого не делал. В 2018 году тогда магистр медуниверситета, а сейчас врач Дарья Менжулина выиграла грант на проведение дальнейших исследований. Сначала мы просто набирали данные. А когда их стало больше 10 тысяч, с помощью сканера обследовали маленьких пациентов областной детской больницы, эндокринологического отделения Воронежской детской клинической больницы ВГМУ им. Бурденко Н.Н., много работали с гинекологами. Выяснили, что инфекции, а также уровень воспаления, нарушений обмена веществ и многое другое можно неинвазивно и быстро определять прибором.

– Что собой представляет «Нос-диагност» и как он работает?

– Это прибор, внутри которого находится восемь сенсоров с наноструктурированными покрытиями разной природы. Внешне он напоминает небольшую трубку. Принцип работы следующий: трубку прислоняют к телу в определённых местах, летучие молекулы кожи сталкиваются с сенсорами, в результате чего меняются их сигналы. По этим сигналам в программе распознаются молекулы, а также оценивается работа органов и систем организма. Науке известны биомаркеры, которые свидетельствуют о наличии той или иной проблемы. Результаты выводятся на экран компьютера или смартфона, и с помощью цветовых диаграмм определяется состояние организма человека. Если преобладает зелёный цвет – значит всё нормально, жёлтый – есть проблемы, красный – надо срочно обратить на это внимание. Именно из «Носа-диагноста» и родился в пандемию карманный прибор для личной диагностики – биосканер с одним сенсором.

– Кто уже смог воспользоваться «Носом-диагностом» и какова дальнейшая судьба вашего изобретения?

– Уже пять лет мы тестируем «Нос-диагност» в больницах. Третий год испытываем карманный прибор на группе добровольцев. Более 100 пользователей проводят самодиагностику и делятся с нами полученными результатами. Над усовершенствованием работаем постоянно – например, нам удалось сократить время сканирования в одной точке до минуты. Для удобства пользователей совместили прибор с телефоном, планшетом. Часть приборов выкупили добровольцы уже в испытаниях, многие ждут ПО на компьютер. Надеюсь, что в 2023 году первая партия будет выставлена для реализации потребителям. Новинкой является биосканер в виде браслета на руку – аспирантка ВГУИТ Евгения Доровская выиграла гранты для работы над ним. Планируем протестировать браслет в начале 2023 года. Мои ближайшие планы – научиться измерять и представлять запах в виде объёмного изображения, некой голограммы с помощью моего нового 3D-сканера.




ДОСЬЕ «КОММУНЫ»

Татьяна Кучменко – доктор химических наук, профессор, завкафедрой физической аналитической химии ВГУИТ, профессор Российской академии наук, ведущий научный сотрудник лаборатории химических сенсоров и анализа газообразующих смесей института ГЕОХИ РАН им. В.И. Вернадского.


Фото: Виталий ГАРКУША.