«УМНИКИ» могут «ВЗЛЕТАТЬ»

В мае 2024 года завершаются сроки отчетности двухгодичного периода выполнения проектов грантополучателями программы «УМНИК» из числа победителей конкурса 2021 года, организованного Технопарком Югры совместно с Фондом содействия инновациям.

Большинство исполнителей уже полностью подготовили отчетную документацию, а одна из победительниц – Александра Кудреватых, доцент Высшей нефтяной школы Югорского государственного университета, уже успешно сдала отчетность, которая была принята Фондом содействия инновациям. В течение двух лет она выполняла научно-исследовательский проект «Разработка хемосенсоров для обнаружения токсичных ионов в объектах окружающей среды». Актуальность выбранного направления исследования определялась необходимостью постоянного контроля техногенного воздействия на водные объекты нашего округа, поскольку токсичные вещества, которые могут попасть в природные водоемы и резервуары питьевой воды, являются опасными для представителей местной флоры и фауны, а также и жителей автономного округа. Традиционные подходы для качественного и количественного анализа различных объектов обеспечивают высокую точность, однако требуют длительной пробоподготовки, сложного дорогостоящего оборудования и высококвалифицированных специалистов, поэтому они не могут быть использованы в случае необходимости проведения внелабораторных (полевых) анализов и анализов в домашних условиях для бытовых нужд.

За первый год выполнения проекта А. Кудреватых провела исследования сенсорных свойств новых синтезированных ею соединений на основе производных хинонов для обнаружения катионов металлов и анионов, их селективность и чувствительность по отношению к катионам металлов и токсичным анионам, и получила два соединения в качестве сенсоров на цианид-анионы и катионы бария.

В течение 2023 года она завершила второй этап исследований и полностью выполнила обязательства в рамках договора с Фондом содействия инновациям. На втором этапе А. Кудреватых осуществила подбор материала для подложки для готовой аналитической формы хемосенсоров, разработала методики химического анализа различных объектов с применением полученных химических сенсоров, изготовила экспериментальные образцы сенсоров и провела их функциональные испытания.

Для создания чувствительного оптического хемосенсора для определения цианид-ионов в водных объектах автором были приготовлены водно-органические растворы сенсора желтого цвета. Для построения цветовой градуировочной шкалы к полученному раствору в микропробирках добавили водный раствор, содержащий цианид-ионы в различных концентрациях. В результате растворы в пробирках приобретали окраску от светло-розовой до ярко-розовой по мере увеличения концентрации цианид-ионов.

Цветовая градуировочная шкала сенсора для определения цианид-ионов

На основе полученной шкалы был разработан экспериментальный образец тестера, который представляет собой пробирку, заполненную водно-органическим раствором хемосенсора желтого цвета.

Тестер до и после добавления цианид-ионов

На поверхности пробирки нанесено графическое изображение цветовой шкалы для визуального количественного определения содержания цианид-ионов в ходе анализа. Анализируемая проба отбирается микропипеткой и вводится в пробирку через специальное отверстие. После перемешивания в течение 10 секунд проводится сравнение полученной окраски раствора с цветовой шкалой на пробирке. По цветовой градуировочной шкале визуально определяется концентрация цианид-ионов в исследуемой пробе. Таким образом, был создан простой, чувствительный и селективный хемосенсор для оперативного количественного определения содержания цианид-ионов в водных средах.

Для обнаружения катионов бария в водных объектах окружающей среды были созданы бумажные тест-полоски на основе фильтровальной бумаги «белая лента» и разработана простая экспрессная методика. Полоски бумаги, пропитанные раствором хемосенсора в ацетонитриле высушивали и наносили на них водные растворы, содержащие катионы бария. При этом, полоски приобретали окраску от темно-бордовой до светло-розовой.

Тест-полоски для обнаружения катионов бария

На основе полученных результатов по созданию хемосенсоров Александра Кудреватых оформила и подала 22 ноября 2023 г. в Федеральную службу по интеллектуальной собственности заявку № 2023130152 на государственную регистрацию изобретения «Химический сенсор для обнаружения катионов бария или стронция».

Разработанные молодым югорским ученым тест-системы для визуально-тестового селективного определения содержания катионов тяжелых металлов и анионов в окружающей среде, позволяющие проводить экспресс-анализ с высокой селективностью и низким пределом обнаружения в лабораторных, полевых и даже в домашних условиях без применения дорогостоящего оборудования, могут быть использованы в экологическом мониторинге для оценки техногенного загрязнения водных объектов на территории Югры.

В планах же у А. Кудреватых продолжить исследования по выявлению новых сенсоров на катионы и анионы и создать многофункциональный тестер. Это вполне посильная задача для молодого исследователя, которая в процессе выполнения гранта успела защитить диссертацию на соискание ученой степени кандидата химических наук, и в ее диссертационном исследовании описан синтез более 50 новых соединений, ряд которых может быть использован в качестве новых селективных химических сенсоров.

Возможность продолжения исследований тем более реальна, потому что сейчас А. Кудреватых, как и другие грантополучатели, завершающие проекты по программе «УМНИК», может принять участие в объявленном Фондом содействия инновациям конкурсе «Старт-Взлет» в рамках реализации федерального проекта «Взлет — от стартапа до IPO», который предполагает прием заявок только от физических лиц, и получить финансирование до 3 млн рублей. Прием заявок будет происходить до 20 мая 2024 года. Подать заявку на конкурс «Старт-Взлет» можно через систему АС Фонд-М по адресу: https://online.fasie.ru.