Принято считать, что наука – дело сугубо мужское. А если это еще и какая-нибудь точная наука, с жесткими законами без права на ошибку, то уж тут точно женщине с ее "женской логикой" не место. Наша сегодняшняя гостья ломает все стереотипы о роли прекрасного пола в научной среде.
Доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой радиотехники и электродинамики Саратовского государственного университета, начальник отдела математического моделирования образовательного научного института наноструктур и биосистем, разработчик уникального и единственного в России программно-информационного комплекса "KVAZAR", автор более 100 научных трудов и обладатель патентов на изобретения Ольга Глухова - ученый с мировым именем, к чьему мнению безоговорочно прислушиваются не только в нашей стране, но и за рубежом.
Накануне Международного дня женщины в науке, который отмечается 11 февраля, мы поговорили с Ольгой Евгеньевной о том, чем сегодня живет саратовская научная школа, и каких открытий ждать от физиков в ближайшее время.
Ничего личного
- Начать разговор все-таки хочется с вопроса о вашем гендерном восприятии себя в науке…
- Я воспринимаю себя исключительно только как ученого. Если кто-то считает, что женщина-ученый - это отдельная категория, я с ними совершенно не согласна. Наука – вещь объективная, тем более математическая наука (а я доктор физико-математических наук, специализируюсь на электронике и наноэлектронике), и здесь не может быть чего-то гендерного и личного.
Конечно, были в начале карьеры эпизоды, когда к моей увлеченности профессией не всегда относились серьезно. Но это были лихие 90-е, когда наука в общем-то находилась в стагнации, а роль женщины воспринималась очень ограниченно. Многие удивлялись моему стремлению погрузиться в научную деятельность, но это были люди не из мира науки. Что же касается коллег, тут всегда отношения были на равных.
- А в вашей научной среде много женщин?
- Что вы! В нашей науке - наноэлектронике, в твердотельной электронике – женщин единицы! Потому что наука эта, сама по себе, специфично не женская. Девушкам она кажется суховатой, скучной. Тем не менее, женщины есть, и их становится все больше – и за рубежом, и у нас.
- Трудно представить, что девушкам может нравиться физика!
- Я влюбилась в эту науку еще в средних классах. Ходила в школу юного физика при СГУ, в астрономический кружок при физфаке, в планетарии пропадала. Я всегда хотела быть астрофизиком - заниматься закономерностями движения звезд, процессами, происходящими в ядре Галактики… До сих пор тоскую по этому направлению. Но так получилось, что уехать в другой город, в другой вуз (а в Саратове такого направления не было) мне не удалось, и я выбрала близкое к астрономии направление - физику, а именно - электронику. И ушла, как я смеюсь над собой, вместо мегамира в наномир. Но, как говорил мой научный руководитель, если человек родился физиком, то ему интересно в физике все, и не важно, в какую область вы пойдете.
Начав заниматься закономерностями на атомном уровне (как атомы образуют молекулярные структуры, как из молекулярных структур формируются вторичные, третичные молекулярные структуры и т.д.), я поняла, что он был прав. Физика настолько увлекательная наука, что дух захватывает, когда ты к ней прикасаешься.
До чего техника дошла!..
- Ольга Евгеньевна, я знаю, что вы возглавляете научную группу и разрабатываете какие-то уникальные технологии, которые котируются во всем мире. Можно поподробнее: что за группа, чем вы занимаетесь?
- Научная группа под моим руководством включает в себя коллектив кафедры по радиотехнике и электродинамике и коллектив отдела математического моделирования в образовательном научном институте наноструктур и биосистем. Наше научное направление называется "Мультимасштабное моделирование в сфере высоких технологий и науках о живом". Мы регулярно выигрываем гранты, проекты. Существует группа с 2006 года. В рамках ее деятельности в 2009 году я защитила докторскую, подготовила 4 кандидатов наук. Сейчас у меня в группе 5 аспирантов с двумя готовыми диссертациями. Всего в группе 13 человек: это не только физики, но и математики, программист и даже механики.
А занимается наша группа изучением биомакромолекул и молекулярным моделированием.
- Очень сложно звучит. Можно, что называется, на пальцах объяснить, что это такое?
- Мы изучаем движение, закономерности на уровне молекул, чтобы потом моделировать необходимые процессы, например, в организме человека.
Моделирование - не абстракция, как многие думают, нет. Молекулярное моделирование давно стало таким же инструментом, как и любое оборудование. А в области медицины сегодня без него вообще никак. Например, раньше для разработки любого лекарства нужны были колоссальные средства, затраты. А зачем, если сначала можно провести моделирование, которое четко определяет границы – какие вещества взять, сколько, в каких пропорциях. В Америке при любой фармакологической компании есть отдел молекулярного моделирования. Бум молекулярного моделирования идет последние 7 лет, а возник он в период стремительного развития вычислительной техники.
- То есть, когда вы пришли на кафедру, о молекулярном моделировании еще речи не шло?
- Что вы?! Тогда молекулярное моделирование подразумевало, что атомы - это шарики, а между ними пружинки. Компьютеров-то не было! В те времена рассчитать характеристики молекулы из 60 атомов было сверхзадачей!
- И вам пришлось заново учиться?
- Мне пришлось осваивать совершенно новые для себя науки – квантовую химию, теорию квантовую транспорта электронов. Но это того стоило! Только представьте себе, что раньше для расчетов требовался аналитический аппарат, а сейчас есть такие вычислительные методы, которые могут решить любые научные проблемы. Посредством молекулярного моделирования можно, например, запрограммировать климат на всей планете или организм человека! Пока это вопрос будущего, так как сегодня нет таких огромных вычислительных кластеров. Но уже сегодня мы можем моделировать процессы, которые проходят на атомно-клеточном уровне, так называемые нано- и мезопроцессы.
Физики против атеросклероза
- Приведу очень простой пример. Одна из биомакромолекул - это липопротеин. Липопротеины в нашей крови несут холестерол. Как известно, повышенный холестерол в крови неизбежно приводит к атеросклерозу, а это - инсульты и инфаркты. Так вот, одна из задач наших ученых – раскрыть механизм проникновения липопротеинов, несущих холестерол (жир, просто говоря) в интиму артерии – то есть, через стенку сосуда в ткань.
Представьте, они движутся по крови и почему-то вдруг огромной массой начинают проникать сквозь стенку сосуда и накапливаться (именно так появляются бляшки, которые сужают сосуды). Как это происходит, от чего зависит?
- Казалось бы, совершенно медицинские вопросы…
- Да, это синтез наук, и мы тут работаем вместе с нашими коллегами из медуниверситета, а именно с кафедрой патологической анатомии во главе с профессором Галиной Никифоровной Масляковой.
Задача чем сложна? Сам механизм на атомно-клеточном уровне неизвестен. Поэтому мы строим атомно-молекулярную модель, рассматриваем ее в действии и делаем выводы: что происходит, при каких скоростях.
- А почему этого нельзя сделать экспериментальным путем?
- Есть такие моменты, когда эксперимент не может ответить на вопрос. Эксперимент показывает – вот липопротеины движутся внутри сосуда, а вот они уже прошли сквозь его стенку. Как? Когда? За какое время? Что делают липопротеины, чтобы просочиться? Деформируются? Этот момент настолько неуловим - счет идет на наносекунды, что увидеть это невозможно ни в какие приборы. И вот тогда наступает время вычислений.
- И к чему в итоге должны привести эти вычисления?
- Когда мы раскроем этот механизм, можно будет понять, какое же необходимо лекарство или пищевая добавка, которая предотвратит проникновение липопротеина сквозь стенку сосуда в ткань.
На передовой мировой науки
- Еще одно направление нашей деятельности – нательная электроника, очень актуальная в мире тема.
Представьте: на отдельные фрагменты кожи человека натягивается тончайшая пленочка, а при этом это не просто пленочка, а датчик, который показывает цифрами давление, пульс, количество холестерола в крови, уровень эритроцитов - да что угодно! Мало того, у этого датчика и свои прозрачные аккумуляторные батарейки. Это и есть нательная электроника.
- Сырье, наверное, дорогое?
- Наоборот. Углеродные нанотрубки, из которых делаются пленки, были созданы еще в 1995 году. Они достаточно дешевые и сейчас производятся в макрообъемах. Думаю, в ближайшем будущем такие датчики станут доступными для широкого круга людей. В этом направлении мы успешно работаем вот уже второй год совместно со Сколковским институтом науки и технологий.
- Сколково сотрудничает с саратовцами?!
- А что вас так удивляет? Мы сотрудничаем с лучшими университетами Финляндии, Тайваня, Сингапура. Мне приходится очень много ездить по миру, и могу без лишней скромности сказать, что саратовская наука на самом передовом месте – и по технологическому применению углеродных наноструктур, и по молекулярному моделированию. Наша группа – одна из лучших в мире.
Например, мы являемся создателями уникальной, единственной в России и в мире вычислительной программы открытого доступа – "KVAZAR". С помощью этого проекта можно осуществлять моделирование на атомном уровне и рассчитывать физические параметры объектов применительно к самым разным областям. Например, рассчитывать вольтамперные характеристики электронных устройств на базе микро- и наноструктур, определять оптические параметры (прозрачность, поглощение электромагнитных волн) композитных наноматериалов, а также моделировать динамику и взаимодействие с окружающей средой таких важных объектов как ДНК, липосомы, липопротеины, мембрана клетки.
Рассчитывайте на здоровье
- Уже сегодня эту программу скачали многие ведущие научные центры (еще раз повторю, что она находится в открытом доступе, и пользоваться ею могут все желающие). В частности, проект "KVAZAR" внедрен в Московском институте электронной техники – МИЭТ (г. Зеленоград, Московская обл.). С его помощью ученые МИЭТ уже моделируют и синтезируют с помощью лазера белковые матрицы для тканевой инженерии на основе каркаса углеродных нанотрубок, которые служат имплантатом в коленном суставе человека, заменяя поврежденную хрящевую ткань.
- Это, действительно, реально?
- Активно идут клинические испытания. Доказано, что такой имплантат не просто легко приживается в организме человека, но и способствует регенерации клеток хряща.
- Эта уникальная технология, и приятно, что при ее создании саратовцы принимали непосредственное участие!
- Это как раз еще один случай, когда одного эксперимента недостаточно. Необходимо было установить эффективный режим работы лазера для того, чтобы матрица получилась прочной и электропроводящей, чтобы ее можно было использовать в качестве имплантата и волокон искусственных мышц. Для этого наш "KVAZAR" и нужен!
Кстати, сейчас мы хотим пойти еще дальше и сделать на базе "KVAZAR" онлайн-проект, чтобы любой ученый-исследователь мог проводить свои численные эксперименты без скачивания программы. Проект будет называться "KVAZAR2-Online".
В поисках оружия… против рака
- Ольга Евгеньевна, возможности вашей науки безграничны! Наверняка, у вас уже есть планы на будущее?
- У нас есть мечта - "адресно-контролируемая доставка лекарств". Как известно, бич сегодняшнего мира - это раковые заболевания. И сегодня перед медиками все чаще стоит вопрос – как доставить лекарство, убивающее раковые клетки, прицельно - туда, куда надо, а не отравлять им весь организм, как происходит в случае с химиотерапией.
Способов адресной доставки сейчас разрабатывается очень много. Не все из них оправданы, но поиски идут активно во всем мире. Мы взяли направление, связанное с липосомами.
Липосомы – это биомакромолекулы, созданные из фосфолипидов. Фосфолипиды образуют мембрану всех клеток без исключения. То есть, организм не будет отторгать липосому с лекарством внутри. Теперь вопрос: как контролировать поведение липосомы в потоке крови и высвобождение лекарства из нее непосредственно в раковые клетки?
- Да, задача фундаментальная…
- Во-первых, нужно понять закономерность движения липосом в потоке крови. Во-вторых, разобраться, как липосомы с лекарством внутри будут взаимодействовать с клетками, с мембраной клетки, с щелью между клетками. Будут ли липосомы раскрываться, или они залипнут на стенках сосудов? А если залипнут, как это предотвратить, и как заставить их высвободить лекарство?
- У вас уже есть наработки?
- Да, первый шаг сделан. Построена атомистическая математическая модель, и мы провели целое исследование о роллинге (прокатывании) липосом вдоль внутренних поверхностей сосудов. Мы выяснили условия, при которых лекарство не выплескивается внутри сосуда, то есть, липосомы прокатываются вдоль эндотелиальных клеток (выстилающих внутреннюю поверхность сосудов) и не разрываются. Модель содержит сотни миллионов атомов. Пока такого в мире никто не делал.
Блиц "СП":
- Есть ли науки, которые вы считаете непостижимыми для себя?
- Нет. Жизнь диктует определенные задачи, их надо обязательно решать, а для этого надо расти!
- Приезжая в другую страну, вы любите посещать…
- Природные парки.
- Ваше хобби?
- Фотографировать природу.
- Способ релакса.
- Рисование.
- Где черпаете вдохновение для картин?
- У меня богатая фантазия.
- Любимый литературный жанр.
- Фантастика. Меня с детства всегда тянет туда, где все неизведанно!