Юрий Николаевич Моргалёв, директор Центра биотестирования безопасности нанотехнологий и наноматериалов «Биотест-Нано» национального исследовательского Томского государственного университета о новом направлении науки, мировом лидерстве, безопасности наноматериалов и распространении наночастиц

Как давно в нашей стране актуализировалась проблема оценки безопасности наноматериалов?

За рубежом принят тезис – «Не доказано, что безопасно, значит опасно. Хочешь, чтобы продукцию выпустили на рынок, – докажи, что производство и продукт безопасны»

В 2008 году мы начали работу по разработке методологии оценки безопасности наноматериалов. Считалось, что оценка безопасности наноматериалов – это рассмотрение с санитарно-гигиенических позиций возможности попадания в окружающую среду, а затем в организм человека веществ и продуктов, содержащих наночастицы. На тот момент этим занималось около 30 коллективов в стране. В этой ситуации мы заняли нишу «Исследование экологических аспектов безопасности наноматериалов», то есть их опасности для окружающей среды.

Какие подходы существуют в области оценки безопасности наноматериалов?

С момента появления проблемы безопасности нанотехнологий и наноматериалов в мире сформировалось два подхода – оценка влияния на человека и оценка влияния на экосистему. Наш подход заключается в оценке наносимого вреда не только человеку, но и всей экосистеме. Мы исследуем поведение наночастиц в окружающей среде. В рамках наших исследований, выяснилось, что токсикология наноматериалов отличается от токсикологии молекулярных растворов и химических веществ. При этом, как в мировом опыте, так и в практике работы нашего центра стало понятно, что некоторые принципы работы и оценки, пришедшие из молекулярной биологии, не применимы к наночастицам. Нашему коллективу пришлось создавать новые методики оценки токсичности наноматериалов. Мы провели их разработку, метрологическую аттестацию, внесли в федеральные реестры и только после этого смогли аккредитоваться для выполнения таких работ. Наш Центр впервые на федеральном уровне сформировал методики оценки экологической безопасности нанотехнологий и наноматериалов. Пока этого не сделано ни в одной стране мира.

В чем преимущество разработанных методик?

Методики биотестирования безопасности наноматериалов базируются на следующем принципе. Мы помещаем тест-организмы из разных систематических групп, начиная от бактерий и заканчивая животными, в среду, содержащую наночастицы, и регистрируют проявляющиеся эффекты: выживаемость, замедление роста и т.д. По некоторым тестам за короткое время, примерно за 30 минут, мы можем сказать, опасен или не опасен данный наноматерил или отходы, содержащие наночастицы.

Наряду с оценкой влияния наночастиц на здоровье человека, оценка их влияния на экосистему более перспективное направление?

В экологии есть такой закон – закон минимума Ю. Либиха: «Все условия среды, необходимые для жизни, имеют равную значимость». То есть нельзя ставить вопрос, что опаснее – лишить пищи или лишить кислорода, итог будет один и тот же. В нашем случае нарушение экосистем, особенно используемых для обеспечения продуктами питания, может быть столь же губительно, как и непосредственное воздействие вредных веществ на человека.

Мы даем заключение о необходимости мер защиты в случае загрязнения окружающей среды веществами, содержащими наночастицы. Сейчас встречаются такие случаи, когда люди работают, казалось бы, с безобидными веществами, а оказывается, что пределы допустимой концентрации превышены в десятки тысяч раз. Изучение физических, химических и биофизических механизмов воздействия наночастиц на живые организмы – важнейшая область исследований. Но если идти по полному циклу исследований, как пытаются наши коллеги из США, то среднее время работы для исследования влияния на человека каждого вещества займет 3–5 лет, а средняя стоимость такого исследования составит 30 млн. долларов. Если учесть, что выпуск нанопродукции имеет экспоненциальный рост, то ждать прохождения полного цикла изучения влияния каждого вещества на здоровье человека просто невозможно. Необходимы более оперативные методики без потери качества. Метод биотестирования и оценки влияния на экосистему как раз является такой оперативной методикой.

Какое место проблема оценки безопасности наноматериалов занимает в наноиндустрии?

В прошлом году в России официально завершилась программа развития инфраструктуры наноиндустрии. По итогам ее реализации Россия определилась с порядком проведения исследований и разработок, но, к сожалению, экологические аспекты остались недоработаны. У заграничных коллег дела обстоят не намного лучше. Являясь экспертом ОЭСР по нанобезопасности, часто имею дело с экспертными материалами по данной тематике, в которых сказано, что в мире программа развития наноиндустрии должна закончиться в 2014 году созданием ряда официальных документов, в том числе методик оценки их безопасности. Пока рабочих документов нет, нам приходится создавать свои методики, сертифицировать их в России, чтобы давать официальное заключение по безопасности или опасности нановеществ.

Компании-производители нанопродукции должны стать прямыми потребителями услуг Центра?

По идее, да. Но, пока наши исследования востребованы не всеми компаниями по одной причине: не удалось принять закон, который обязывал бы сертифицировать наноматериалы и отходы, содержащие наночастицы. За рубежом принят тезис – «Не доказано, что безопасно, значит опасно. Хочешь, чтобы продукцию выпустили на рынок, – докажи, что производство и продукт безопасны». В нашей стране пока нет контроля со стороны Минздравсоцразвития РФ, хотя постановления были приняты. Есть надежда на то, что в рамках подкомитета по стандартизации «Измерение и определение параметров» в составе технического комитета 441 «Нанотехнологии» получит признание концепция существования нового класса веществ – отходов, содержащих наночастицы. На Западе эта концепция получает всё более широкое признание, причем такие отходы принадлежат обязательной сертификации на безопасность. В России отходами считается только то, что предприятия выбрасывают в результате производства, но на самом деле, отходами можно назвать и то, что теряется при перевозке наноматериалов, в том числе, их просыпка, утечка из хранилищ, все, что смывается в раковину в результате работы и т.д. Это все должно сертифицироваться. В настоящий момент мы подали предложение в законопроект об отходах в Томской области, поскольку это единственный регион в России, который может уже сейчас начать сертификацию оценки безопасности отходов. В этот закон необходимо включить раздел о необходимости сертификации, проверки безопасности отходов, содержащих наночастицы, производимых на территории Томской области. Для этого есть все основания. Производство нанопродукции в Томской области уже налажено, есть аккредитованный Центр, соответствующие методики.

Центр биотестирования безопасности нанотехнологий и наноматериалов «Биотест-Нано» включен в число двух центров по метрологическому обеспечению качества материалов. Это Центр особо чистых веществ и функциональных наноматериалов и Территориальный центр метрологии наноматериалов Сибирского федерального округа. Мы входим в состав двух центров как элемент, закрывающий вопросы оценки безопасности наноматериалов. Также мы активно работаем вместе с Уральским и Сибирским государственными научно-исследовательскими институтами метрологии по распространению разработанных нами методик стандартизации. Поскольку мы проводим аккредитацию методик через эти институты, то они рекомендуют нас в другие организации. За счет такого механизма мы включены в цепочку взаимодействия с компаниями, производящими наноматериалы.

Каковы основные риски попадания загрязняющих веществ, содержащих наночастицы в окружающую среду?

Наночастицы – активные катализаторы окислительных процессов. Они могут генерировать супероксиды, разрушающие клетки, угнетать развитие растений и животных. В одном из последних исследований мы посмотрели на возможность транслокации наночастиц – отследили какие наночастицы были выброшены в воздух и потом попали из воздуха в почву. Далее, наблюдали – могут ли они из почвы попадать в корни и ткани растений. Оказалось, что наночастицы «передвигаются» на десятки метров по почве с потоками воды, и чем больше почва окультурена, тем больше площадь распространения наночастиц. Мы посмотрели на процессы накопления наночастиц в корнеплодах, корнях, стеблях, семенах, есть ли опасность концентрирования и накопления наночастиц, и соответственно вхождения в пищевую цепь, например, в процессе выращивания сельскохозяйственных животных. Также мы смотрим, как наночастицы попадают в водоемы, как воздействует на планктон, ракообразных, рыб и т.д. Мы обнаружили, что в некоторых звеньях пищевой цепи концентрация наночастиц за счет биоаккумуляции повышается до 10 000 раз.

Что необходимо делать, чтобы в окружающей среде не происходило столь большой концентрации вредных веществ, содержащих наночастицы?

Еще одно наше исследование направлено на разработку биологических методов защиты окружающей среды от распространения наночастиц. Химическими методами этот процесс достаточно сложно сдерживать, а вот биологическими за счет четкого понимания организмов, которые накапливают и концентрируют наночастицы, уже возможно. Например, хлорелла – одноклеточная зеленая водоросль, хорошо абсорбирующая наночастицы, может быть размещена в водоеме и легко извлечена вместе с поглощенными ею наночастицами. Точно также есть наземные растения, поглощающие наночастицы из почвы.

К какому научному направлению принадлежат исследования Центра?

Это наработки мирового уровня в области молекулярной биофизики и экологии. Коллектив, работающий в области нанобезопасности, объединяет несколько институтов РАН и РАМН, а также использует результаты университетских исследований. Руководитель большого научного коллектива, частью которого мы являемся – академик Константин Георгиевич Скрябин, заместитель директора РНЦ «Курчатовский институт», директор Центра «Биоинженерия» РАН. При проведении наших исследований, выполняемых по заказу Министерства образования и науки РФ, Министерства промышленности и торговли РФ формировалась команда из сотрудников университетов, включавшая до 40 исследователей.

Работаете ли Вы в этом направлении с зарубежными организациями?

В прошлом году мы совместно работали в Бельгии с коллегами в области оценки безопасности нанопродукции. Важной частью нашей работы является изучение результатов передовых исследований в нашей области, и участие в международных конференциях для обсуждения результатов наших исследований.

Юрий Моргалев принял участие в проекте «Томские лекции» по развитию приоритетных направлений проекта «ИНО Томск 2020» . Открытую лекцию на тему «Нанотехнологии: опасности и оптимизм» Юрий Моргалев прочитал вместе с профессором ТУСУР Павлом Трояном.

Интервью брала Лиана Кобзева, организатор проекта «Томские лекции»

Автор фото: Денис Титов