Татьяна Адельфонсовна, расскажите о том, чем занимается лаборатория, в которой Вы работаете?

Наша лаборатория занимается несколькими интереснейшими направлениями! Одно из них — исследование свойств наночастиц и нанокомпозитов в жидкостях.

Объекты нашего исследования принадлежат новому классу наноматериалов, появившихся благодаря достижениям последних десятилетий в химии, материаловедении, физике, нанотехнологиях. Это растворы углеродных наночастиц, например, наноалмазов или углеродных квантовых точек. Когда появились электронные микроскопы, способные различать частицы нанометровых размеров, в научном мире произошла революция. Оказалось, что свойства наночастиц совершенно отличаются от таких же материалов, но бо́льших размеров. Например, алмазы являются одним из самых твердых материалов, а их способность к обработке поверхностей (абразивные свойства) повсеместно используются. А вот наноалмазы могут легко проникать в наши клетки, при этом совершенно не повреждая их и не царапая!

В результате всесторонних исследований у углеродных точек и наноалмазов были открыты уникальные люминесцентные свойства: при облучении их интенсивным светом (например, лазерным излучением) они сами испускают излучение определенного цвета (то есть с определенной длиной волны), которое называют люминесценцией. Более того, было обнаружено, что интенсивность и цвет этой люминесценции зависят от параметров среды, в которой находятся эти наночастицы. Именно такая чувствительность люминесценции углеродных квантовых точек и наноалмазов к изменению параметров среды позволяет разрабатывать на их основе оптические наносенсоры локального окружения, например, для определения ионного состава среды (в том числе диагностики катионов тяжелых металлов, например, свинца, ртути и др.), температуры, показателя рН (мера кислотности или щелочности растворов, определяемая концентрацией ионов водорода — прим. ред.) и т.д. А обнаруженная биосовместимость и нетоксичность углеродных наночастиц обеспечивает их применение в качестве наносенсоров и люминесцентных маркеров в биомедицине. Более того, химики научились прикреплять к углеродным точкам и наноалмазам лекарства, которые не тушат их люминесценцию. Таким образом, эти углеродные наночастицы с лекарственными препаратами превращаются в тераностические агенты — наночастицы, которые доставляют лекарства к определенным органам, и при этом благодаря интенсивной люминесценции мы можем отслеживать, как эти частицы продвигаются по организму.

Что отличает наши работы от подобных в научном мире?

1) Стоит отметить, что оптимизация свойств наночастиц в средах для получения максимальной эффективности наносенсоров, тераностических агентов, маркеров и др. невозможна без изучения взаимного влияния типа наночастиц, растворителя и параметров окружения на их оптические, сорбционные (способность веществ поглощать из окружающей среды газы или другие растворенные вещества — прим. ред.) и другие свойства. Именно такие исследования взаимодействий наночастиц с молекулами различных сред (в том числе, и в организме человека) проводятся у нас с помощью электронных микроскопов, лазерной и рентгенолюминесцентной спектроскопии. Помимо этого мы активно проводим и развиваем квантово-химические расчеты таких взаимодействий (один из методов молекулярного моделирования — прим. ред).

2) На основе люминесцирующих углеродных наночастиц и наноалмазов мы разрабатываем наносенсоры, способные определять сразу несколько параметров локального окружения (в отличие от других наночастиц, представленных в мировой научной литературе). Например, наносенсоры на основе углеродных наночастиц с высокой точностью одновременно определяют температуру и рН окружения, в том числе и на клеточном уровне. А синтезируемые нами углеродные точки могут одновременно определять концентрацию каждого из 8 присутствующих в водном растворе ионов! Такие достижения стали возможны благодаря активному применению в наших исследованиях современных методов машинного обучения (здесь и далее ММО — прим. ред.), в частности, искусственных нейронных сетей.

Хочется отметить, что старшие сотрудники нашей лаборатории совместно с лабораторией адаптивных методов обработки данных НИИЯФ МГУ стали пионерами в использовании искусственных нейронных сетей (здесь и далее ИНС — прим. ред.) при решении обратных задач оптической спектроскопии еще в 1990-е годы. Это направление активно развивается у нас и в настоящее время. В лаборатории с привлечением современных ММО создана методика определения ионного состава водных технологических сред металлургических заводов и природных речных вод. В области биомедицины мы предложили нейросетевой подход к выделению люминесцентного сигнала углеродных наночастиц на фоне свечения естественных флуорофоров биологических тканей, то есть разработали метод, позволяющий видеть наши углеродные наномаркеры в клетках и тканях организма. В целом, применение таких мощных современных методов решения обратных задач и задач оптимизации обеспечивает нам успешное решение широкого ряда прикладных задач диагностики и анализа водных сред.

Помните ли Вы свой первый рабочий день в лаборатории? Чем он запомнился?

Я пришла в научную лабораторию лазерной спектроскопии водных сред на втором курсе, в 1978 г., и всю свою студенческую и аспирантскую жизнь работала в ней под руководством профессора В.В.Фадеева. Лаборатория, которой я сейчас руковожу, является дочерней по отношению к лаборатории В.В.Фадеева. Если честно, то я не совсем представляю себе, что считать моим первым рабочим днем. Однако мне хорошо запомнились первые дни, когда я стала самостоятельно работать на серьезной экспериментальной лазерной установке по спектроскопии комбинационного рассеяния (здесь и далее КР — прим. ред.) воды.

Я была тогда на четвертом курсе и занималась исследованием с помощью спектроскопии КР света особенностей структуры жидкой воды при ее нагревании и охлаждении. Этот тип лазерной спектроскопии дает информацию о динамике сетки связей между молекулами воды. Возбуждение сигнала КР от воды осуществлялось излучением импульсного лазера, у которого основным активным элементом был кристалл алюмо-иттриевого граната (YAG), в котором происходили все физические процессы, обеспечивающие генерацию лазера. Стоит отметить, что этот кристалл был достаточно дорогой, и приобрести такие качественные элементы стоило определенного труда и времени. При работе лазера кристалл сильно грелся и требовал обязательного охлаждения. Такое охлаждение проводилось с помощью термостата, который прокачивал охлаждающую воду через шланги. Конечно, старшие товарищи все мне объяснили, показали, научили юстировать (настраивать — прим. ред.) установку, чистить лазер и т.д. И предупредили, что термостат не очень надежно работает: иногда вода не проходит, что должно быть слышно (термостат действительно знатно шумел). Опыта экспериментатора у меня еще не было, и я пропустила тот момент, когда кристалл перестал охлаждаться. Внезапно лазер перестал работать, что меня очень огорчило и испугало. Я поняла, что совершила нечто ужасное… Побежала со слезами к старшим ребятам. И как же до сих пор я им благодарна за то, что у них ни один мускул на лице не дрогнул. Они спокойно пошли в комнату, где стоял такой же лазер для проведения практикума, сняли с него такой же кристалл, помогли его поставить на мой лазер и пожелали успехов в работе. Наверное, этот эпизод в то время (4 курс!) помог мне побороть естественный страх и неуверенность перед сложными приборами и установками, с которыми экспериментатор должен быть «на ты». И сама я стараюсь спокойно относиться к оплошностям ребят, если они не являются результатом их безответственности.          

Как выстраиваете взаимодействие между молодыми исследователями и более опытными коллегами в команде?

Мне кажется, что основное в любом коллективе — это наличие традиций и команды. Команду нашей лаборатории составляют сотрудники, которые пришли к нам студентами еще на втором курсе, защитили дипломные и диссертационные работы и сейчас активно продолжают развивать свои научные темы. Это костяк нашей лаборатории. Ведь ни для кого не секрет, что в науке остаются работать очень заинтересованные и вдохновленные ребята. Они установили когда-то традиции и надежно их поддерживают все время. Именно эти традиции лежат в основе взаимодействия между опытными коллегами и студентами. В первую очередь, это всеобъемлющая взаимопомощь. На любом этапе работы в лаборатории можно обратиться к любому сотруднику и аспиранту за помощью и быть уверенным в том, что тебе всегда помогут, объяснят, покажут. На первый план также выходят дисциплина, ответственность и понимание того, что мы все «находимся в одной лодке». 

Что Вас больше всего вдохновляло в первые годы работы в лаборатории и что вдохновляет сейчас?

Моя студенческая и аспирантская научная деятельность начиналась в лаборатории лазерной спектроскопии водных сред в то время, когда была возможность методы, разрабатываемые нами в лабораторных условиях, активно апробировать в настоящих экспедициях на научно-исследовательских судах — таких как «Витязь», «Академик Курчатов», «Академик Вавилов» и др. в акваториях Мирового океана. Я бесконечно благодарна научному руководителю лаборатории профессору В.В.Фадееву за обеспечение нам такой возможности поработать и побывать в районах Антарктиды, Африки, Южной Америки и т.д. Треть моей кандидатской диссертации посвящена апробации методов дистанционного определения температуры и солености морской воды по спектрам комбинационного рассеяния света в районах Атлантики и Тихого океана. За результаты, полученные в экспедициях по Атлантическому океану, нам — группе членов лаборатории В.В.Фадеева — в 1985 г. была присуждена «Премия Ленинского комсомола в области науки и техники». Когда ты видишь, что методики, которые ты создавал днями и ночами в лаборатории, успешно работают в полевых условиях, это чрезвычайно важно для исследователя.

И сейчас вдохновляет то же самое — когда полученные в экспериментальных и теоретических исследованиях результаты успешно работают на практике в реальных условиях. Конечно, сейчас поставленные задачи гораздо сложнее, чем 50 лет назад. Но научная работа и на самом высоком уровне должна подтверждаться практикой и демонстрировать свой полезный выход.

Огромным стимулом в работе является интерес к научной тематике и готовность преодолевать всегда имеющиеся трудности со стороны молодых ребят. 

Пофантазируем немного?.. Вам предоставили неограниченный бюджет для реализации какого-нибудь одного научного проекта. Например, в течение года. Что будете делать?

Фантазировать — это для нас привычное дело…

Я бы приобрела двухэтажное здание с 17-20 комнатами, оборудовала бы в нем лаборатории (обязательно 2-3 лаборатории со всеми условиями для биомедицинских экспериментов), теоретические комнаты (обязательно с суперкомпьютером), конференц-зал, кухню, несколько коворкингов, комнату отдыха, небольшой спортзал… Перенесла бы в это здание всю нашу аппаратуру (ее у нас достаточно много, она вполне современная…), закупила бы дополнительно экспериментальное оборудование, чтобы все необходимое для работы было у нас «под рукой». И со всей своей командой мы бы спокойно там работали.

Помимо этого, я бы приобрела небольшой коттедж на берегу большого озера с впадающими в него реками, несколько катеров. Это была бы наша полевая база для апробации наших методов диагностики природных вод в реальных условиях.

Когда Вы поняли, что хотите заниматься наукой? Как к Вам вообще пришло это решение?

В школе я больше увлекалась математикой. Сказались специализация мамы (она была заслуженной учительницей математики Белоруссии) и увлеченность сестры. Однако в десятом классе стала задумываться о физике. Большое впечатление на меня произвели книга Л.Ферми «Атомы у нас дома» и фильм М.Ромма «Девять дней одного года». Собственно, весь первый курс я была уверена, что буду заниматься ядерной физикой. Но неизвестные тайны структуры воды победили, и я пришла в лабораторию лазерной спектроскопии водных сред.

Давайте представим, что Вы выбрали в свое время другую профессию. Какую и почему?

Помню, в средних классах школы хотела быть следователем, потом музыкантом, потом математиком… А сейчас мне сложно представить себя в другой профессии…

И еще один теоретический вопрос, но уже с щепоткой магии :) Если бы Вы могли провести месяц в любой эпохе, куда отправились бы? Чем занимались?

Я бы осталась в своей эпохе. 

Вернемся к реальной жизни! Какой фильм или сериал Вы чаще всего  пересматривали?

Затрудняюсь ответить однозначно. С удовольствием смотрела/смотрю фильмы Ф.Феллини, Н.Моретти, А.Тарковского, Э.Рязанова. Мне нравятся хорошие фильмы.

Поделитесь с читателями какой-нибудь любимой жизнеутверждающей, поддерживающей или мотивирующей цитатой!

Человек должен верить, что непонятное можно понять. (И.Гете)