Виктор Владимирович Боровков – профессор в Колледже Химии и Материаловедения Южно-Центрального Университета Национальностей и старший научный сотрудник Факультета Химии и Биотехнологии в Таллинском Политехническом Университете (ТалТех).
Интересы: хиральность, супрамолекулярная химия, материаловедение, нанотехнология, химия порфириноидов и родственных соединений, асимметричный катализ, молекулярные устройства и сенсоры и другое.
Членство: Общество порфиринов и фталоцианинов, Международная ассоциация симметрии, Афинский учебный и исследовательский институт, Международное общество устойчивого развития, а также член редакционных коллегий в Границы в химии, Сенсоры, Симметрия и других журналов.
135 статей (включая 13 обзоров), 10 патентов, приглашенный и основной докладчик и организатор многих международных и национальных конференций, h index = 28 (WOS и Scopus) и 30 (Google Scholar), всего цитирований: 2812 (WOS) и 3273 (Google Scholar).
- Специальный выпуск Симметрии (2020): «Хиральные вспомогательные вещества и хирогенезис II»
- Специальный выпуск в Границы в химии – супрамолекулярная химия (2020) в “Супрамолекулярный хирогенезис в химии и родственных науках”
- Международная конференция по порфиринам и фталоцианинам (ICPP 11), 28 июня – 3 июля 2020, Буфалло, США
- Фестиваль симметрии 2020, София, Болгария
Что такое супрамолекулярный хирогенезис и хиральная нанонаука?
Супрамолекулярный хирогенезис и хиральная нанонаука представляют собой новое междисциплинарное направление фундаментальных исследований, в котором элегантно сочетаются химия гость-хозяин, супрамолекулярная нанонаука и явления хиральности.
Супрамолекулярный хирогенезис основывается на явлении «нарушения симметрии» в нехиральных мульти- или мономолекулярных системах-хозяевах за счет хиральных гостей или наоборот, а также влияния внешней асимметрии, что в свою очередь достигается путем рационального применения специфических нековалентных взаимодействий через механизмы переноса хиральной информации. Альтернативный способ заключается в существенном усилении хиральности путем самоорганизации хиральных субъединиц с низкой степенью ассимметрии.
Это явление часто встречается и играет важную роль в работе многих природных систем типа двойной спирали ДНК, вторичной спиральной структуры белков и гемосодержащих белков, и в различных искусственных системах.
Дальнейшее развитие этих новых направлений науки приведет к новым и обещающим экологически чистым хиральным материалам и наноструктурам для различных областей применения типа ассимметричного катализа, нелинейной оптики, полимеров и материаловедения, молекулярного и стереоспецифического распознавания, химической самосборки, молекулярных устройств и определения абсолютной конфигурации.
Основной проблемой, стоящий перед химией 21-го века, заключается в экологической составляющей, и одним из возможных решений будет внедрение в химическое мышление принципов зеленой химии.
Что такое зеленая химия?
Задача зеленой химии состоит в разработке устойчивых стратегий, которые отвечают потребностям в продуктах химии со стороны всё увеличивающегося населения. Самой важной целью зеленой химии является окончательный отказ от химических продуктов, вредных для окружающей среды, и замене их на низко токсичные и быстро биоразлагаемые соединения, которые при этом сохраняют свои важные свойства.
Улучшенное использование химии и биотехнологии наряду с разработкой новых материалов позволит увеличить экологическую эффективность промышленности и поможет улучшить репутацию химической промышленности.
Проект TUTIC-GREEN в области зеленой химии и технологии получил финансирование в рамках Седьмой европейской рамочной программы по научным исследованиям, технологическим разработкам и демонстрации и проводился в ТалТех в 2014-2018 годах.
Что такое хиральные вещества и почему они опасны для окружающей среды?
Хиральные вещества – это одна молекула или молекулярное образование, которые не могут быть совмещы с собственным зеркальным отображением. Хиральные молекулы представлены в виде двух стереоизомеров, которые называются энантиомерами, и, что особенно важно, из них в основном состоят все живые организмы. Хиральные молекулы в повседневной жизни обычно используются и производятся фармацевтической, пищевой, агрохимической, парфюмерной и косметической промышленностью. В результате отходы хиральных веществ в настоящее время стали очень важной экологической проблемой.
Хиральные соединения могут быть вредными для окружающей среды в силу их высокой биологической активности, что создает проблему глобального загрязнения. Следует отметить, что энантиомеры оказывают различное влияние на живые организмы, что вызывает острую необходимость различать эти стереоизомеры. Это представляет собой исключительно сложную задачу, решение которой требует использования узко специализированного дорогостоящего оборудования. До сих пор детально не изучен стереоизомеризм загрязняющих веществ. Например, 25% всех производимых пестицидов – это хиральные соединения, и во многих случаях они используются в виде рацемических смесей, при этом порядка 70-80% медицинских препаратов – это энантиомерные молекулы.
Как помогут химические устройства с химическими сенсорами ?
В этом контексте разработка портативных приборов с химическими сенсорами, которые отличались быть надежностью, чувствительностью и быстродействием, способностью к быстрому, простому и оперативному анализу и распознаванию непосредственно на месте обнаружения хиральных молекул, представляют собой важную технологическую и научную задачу по сравнению с существующим стандартными инструментальными методами.
Однако, стереоселективное обнаружение хиральных веществ с помощью химических сенсоров является сложной задачей, потому что, в отличие от хроматографии или электрофореза, сенсоры в основном используются для однократного детектирования, а важной предпосылкой является высокоэффективная распознавательная способность рецептора. До сих пор существует только несколько примеров химических зондов, способных к дифференциальному связыванию в растворе, но отсутствует их соответствующее применение для разработки технологии таких датчиков, и есть только небольшое количество устройств, способных к распознаванию хиральности. Хотя этот подход представляется многообещающим для потенциального развития таких сенсорных систем, надежный и рациональный технологический подход для практической реализации хиральных датчиков остается футуристическим и перспективным сценарием.
Предназначен ли Проект H2020 FetOpen INITIO (Инновационные химические сенсоры для энантиоселективного обнаружения хиральных загрязняющих веществ) для решения этих проблем?
Основная цель нашего исследовательского проекта – разработка химических сенсоров, способных распознавать хиральные вещества на основе рационально разработанных чувствительных материалов, с целью восполнения существующего разрыва между производством энантиоселективных рецепторов и реализацией реальных устройств для детектирования. Эта стратегия позволяет использовать новую технологию датчиков для разработки сенсорных систем, способных к распознаванию хиральности. Успех проекта INITIO (2019-2021) также откроет путь к дальнейшему потенциальному применению разработанных устройств для удаления хиральных загрязняющих веществ, позволяя оперативно проводить корректирующие процедуры в беспрецедентном экологическом «тераностическом» подходе.
Дальнейшие перспективы в этой области будут включать в себя не только разумное и экономически эффективное обнаружение хирального загрязнителя, но и последующую переработку и использование хиральных отходов для получения полезных энантио-чистых промежуточных соединений, которые непосредственнобудут использоваться в химической, фармацевтической, агрохимической и других отраслях промышленности.
Интервью: Иван Степанян
