Лица наноиндустрии
Кто те ученые, инженеры, предприниматели, которые за 10 лет на наших глазах создали
новую отрасль? Как они пришли в высокотехнологичный бизнес и что их объединяет?
Посмотрите на мир нанотехнологий глазами тех, кто его создает.

Меньшутина Наталья Васильевна

Москва
Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, руководитель Международного учебно-научного центра трансфера фармацевтических и биотехнологий
Профессор, д.т.н.
Автор 28 книг и методических пособий, более 350 статей в журналах и сборниках научных трудов
Член-корреспондент Швейцарской академии наук
Награды
Почетная грамота Президента РФ
Почетный работник высшего профессионального образования РФ
Разработка новых наноматериалов и их внедрение в промышленность — основные задачи, стоящие перед современным научным сообществом.

В 2020 году под руководством Натальи Меньшутиной, возглавляющей Международный учебно-научный центр трансфера фармацевтических и биотехнологий РХТУ, были разработаны магистерские программы «Современные процессы, аппараты и технологии химических производств» и «Цифровые технологии для химико-фармацевтических и биофармацевтических производств». Данные программы разработаны на основе существующего профиля подготовки «Наноинженерия для химии, фармацевтики и биотехнологии», набор по которому проводятся с 2013 года. Они направлены на подготовку высококвалифицированных кадров для химической и фармацевтической отрасли. Главным трендом развития этих отраслей стали глобальная цифровизация и разработка цифровых двойников как отдельно взятой установки, так и целого завода.

Международный учебно-научный центр трансфера фармацевтических и биотехнологий РХТУ в 2015–2019 гг. принимал активное участие в реализации проекта «Наногибриды» (в рамках программы Европейского Союза «Горизонт 2020»). Проект объединял 12 научно-исследовательских институтов и крупных представителей индустрии из Франции, Германии, Греции, России, Швеции, Турции и Великобритании. Его главной целью была разработка нанопористых органических и гибридных аэрогелей для промышленного производства.

Аэрогель — материал, обладающий уникальным сочетанием таких свойств, как высокая пористость, низкая плотность и высокая удельная площадь поверхности. У него сложная трехмерная пористая (диаметр пор — 4–20 нм) структура, благодаря которой он обладает более низкими теплопроводностью, коэффициентом преломления, диэлектрической проницаемостью и скоростью распространения звука внутри него по сравнению с любыми другими материалами.

Аэрогель получают, используя золь-гель технологию с последующей сушкой геля в аппаратах высокого давления. Возможно получение аэрогелей различной формы: маты, пластины, цилиндры, крупные и мелкие частицы. Сегодня используется периодический способ сушки, что повышает себестоимость продукта. Однако ряд научных коллективов предпринимает попытки перехода на непрерывный способ сушки частиц, что позволит резко сократит время и себестоимость.

В 2019 году мировой рынок аэрогелей составил $525,48 млн, ожидается, что к 2024 году он возрастет до $2 млрд и более. Эти материалы используются во многих секторах промышленности, в частности, нефтегазовой и аэрокосмической отраслях, медицине, фармацевтике, электронике, машиностроении и других.

Аэрогели и композиционные материалы на их основе применяются, в том числе, для тепло- и звукоизоляции. Технология получения высокоэффективных теплоизоляционных материалов на основе аэрогелей разработана в РХТУ им. Д. И. Менделеева и внедрена в ООО «Ниагара» (г. Щелково). В 2019 году было открыто первое промышленное производство аэрогелей в Российской Федерации: «Ниагара» предлагает высокоэффективный теплоизоляционный материал на основе аэрогеля — маты толщиной 5–10 мм.

Сегодня предприятие выпускает 10000 м2/год, что категорически мало для Российской Федерации. Для нужд страны продолжается закупка материалов на основе аэрогелей за рубежом. Поэтому расширение производства аэрогелей для удовлетворения потребностей РФ является приоритетным направлением.

Аэрогели и композиционные материалы на их основе широко применяются в медицине и фармацевтике. Для медицины остро стоит вопрос создания отечественных гемостатических средств, поскольку кровопотеря становится основной причиной смертности при травмах, в том числе полученных в военно-полевых условиях. К применению аэрогелей в медицине также относится разработка современных матриксов и имплантов на их основе.

Функциональный высокопористый материал на основе модифицированного хитозана в форме сферических частиц — это новое решение в области медицинских изделий. Его можно использовать для создания современных гемостатических средств, которые позволят обеспечить эффективное, быстрое и безопасное лечение различных повреждений кожи, предотвращают вторичное инфицирование, защищают от внешних травмирующих воздействий. Использование этих материалов исключает возникновение ожогов в месте применения и образование тромбов.

В РХТУ им. Д. И. Менделеева разработана технология получения высокопористых биосовместимых аэрогелей на основе хитозана в форме сферических частиц. Эти материалы обладают биосовместимостью с тканями человека и отсутствием цитотоксичности. Материал легко удаляется с поверхности раны, не вызывая дополнительных повреждений. В его состав также могут быть включены активные вещества из группы анестетиков, антисептиков и антибиотиков. Результаты исследований in-vivo показали полную остановку кровотечений в 100% проведенных опытов.

При производстве аэрогелей предусмотрено использование исключительно российских сырья и оборудования, что повышает конкурентоспособность продукции и способствует укреплению отечественного рынка.

Во всем мире остро стоит вопрос разработки новых функциональных материалов, которые могут быть использованы для создания эффективных и безопасных систем доставки лекарственных средств. Разнообразие исходных веществ для создания аэрогелей в совокупности с безопасностью и нетоксичностью делает аэрогели весьма привлекательными материалами для современной фармацевтики. Эти их свойства становятся отправной точкой для создания принципиально новых систем доставки лекарств. Для отдельно взятого вещества можно подобрать наилучший носитель в виде аэрогеля, в поры которого можно «вложить» различные активные фармацевтические ингредиенты (АФИ), получив современный, максимально эффективный и совершенно безопасный лекарственный препарат, отвечающий всем требованиям фармацевтики.

Исследования in-vitro и in-vivo подтвердили эффективность разработанных систем доставки. Полученные результаты уникальны и значительно опережают мировой уровень развития в этом направлении. Полученные материалы могут выступать в качестве носителей широкого спектра АФИ, в том числе противовирусных препаратов.