В Научном парке СПбГУ появится новое оборудование для химико-биологических исследований

В 2020 году для Научного парка СПбГУ планируется закупить следующее оборудование:

• масс-спектрометр timsTOF Pro (Bruker Daltonik GmbH)
• система Thermo Fisher Scientific VolumeScope 2 (сканирующий (растровый) электронный микроскоп с микротомом)
• жидкостный хромато-масс-спектрометр Shimadzu LCMS-9030
• CHNS-анализатор LECO TruSpec Micro
• энергодисперсионный рентгенофлуоресцентный спектрометр EDX-8100P
• монокристальный дифрактометр XtaLAB Synergy-S с микрофокусным источником и системами термостатирования образца

Один из ключевых приборов в этом списке — масс-спектрометр timsTOF Pro для протеомных и метаболомных исследований. Это один из самых современных и быстрых масс-спектрометров: всего за час он позволяет выявлять и количественно определять несколько тысяч белков и метаболитов. Кроме того, аппарат универсален для изучения различных биологических систем — с его помощью можно исследовать как древние микроорганизмы, так и заболевания человека.

Научное сообщество уже пришло к осознанию того, что информация, содержащаяся в геноме, не может ответить на все интересующие ученых вопросы. Геном не может нам рассказать, например, как именно вирус проникает в клетки, как формируется аллергическая или аутоиммунная реакция, каким образом на нас воздействуют лекарственные препараты. Практически за все эти функции в нашем организме отвечают белки (протеины). Поэтому их изучение так важно. Метаболиты, в свою очередь, — это промежуточные и конечные продукты обмена веществ, то есть прямые следствия и результаты происходящих в организме процессов. Новый масс-спектрометр позволит исследователям проводить функциональные «срезы» во времени и понимать, что именно происходит в биологической системе в данный момент.

Проректор по научной работе СПбГУ Сергей Микушев

Еще один из планирующихся к закупке приборов — жидкостный хромато-масс-спектрометр высокого разрешения Shimadzu LCMS-9030 с ионизацией в электроспрее и системой химической ионизации при атмосферном давлении. Этот аппарат позволяет проводить хроматографическое разделение и измерять отношение массы к заряду молекул со сверхвысокой точностью — ошибка определения современных приборов обычно составляет менее 1 ppm (1 миллионной доли, 0,0001 %). К примеру, абсолютная ошибка химических методов анализа редко бывает менее 10 %, даже по десятилетиями отработанным стандартным методикам, регламентирующим каждое действие химика-аналитика.

Масс-спектрометры высокого разрешения — мощнейший инструмент, позволяющий исследователю по точной массе молекулы сделать вывод о ее элементном составе и таким образом понять механизм реакции или природу обнаруженного вещества. Современные публикации по химии, биохимии, биологии, физике сложно представить себе без доказательства строения молекул с помощью масс-спектрометрии высокого разрешения.

Проректор по научной работе СПбГУ Сергей Микушев

Также для Научного парка СПбГУ планируется закупить новый высокоточный CHNS-анализатор LECO TruSpec Micro. CHNS-анализ необходим для того, чтобы определить содержание элементов углерода (C), водорода (H), азота (N) и серы (S) в образце. Обычно это нужно для подтверждения расчетного состава вещества: при совпадении данных анализа с теоретически рассчитанным составом в пределах 0,3 % образец может считаться чистым. Новый прецизионный прибор дополнит уже имеющиеся в СПбГУ CHNS-анализаторы и позволит определять состав по элементам с очень высокой точностью. Например, относительное стандартное отклонение (RSD) при определении содержания углерода может быть выполнено с точностью до +/− 0,001 мг в образце массой 2 мг: при содержании углерода в 70 % это составляет 0,07 %, что для профессионалов, работавших с другими анализаторами, почти невероятный показатель.

Энергодисперсионный рентгенофлуоресцентный спектрометр EDX-8100P, или рентгеновский спектральный анализатор, который планируется установить в Научном парке СПбГУ, позволит проводить быстрый элементный анализ образца без его разрушения (за исключением веществ, изменяющих состав под действием рентгеновских лучей). Благодаря этому прибору у ученых появится возможность без подготовки проб или с их минимальной подготовкой проводить исследования элементного состава большого числа образцов. Например, органических и неорганических веществ, горных пород, почв, стекол, сплавов и различных материалов.

Используя еще один прибор, который предполагается закупить для Научного парка СПбГУ, ученые смогут изучать строение клетки с помощью последних технологий. Это система Thermo Fisher Scientific VolumeScope 2 — сканирующий (растровый) электронный микроскоп с микротом. Аппарат позволяет проводить серийную съемку поверхности образца и создавать 3D-реконструкции, тогда как до недавнего времени строение клеток можно было изучать только на срезах. Технология, лежащая в основе работы микроскопа VolumeScope 2, была разработана для изучения контактов нервных клеток (синапсов) как одного из наиболее трудных в плане изучения структуры объектов. Сейчас она становится доступна для решения большинства биомедицинских задач.

Также в СПбГУ появится монокристальный дифрактометр XtaLAB Synergy-S с микрофокусным источником рентгеновского излучения, высокоскоростным детектором и с контролируемым нагревом изучаемого кристалла до 1000 °С. Это позволит расшифровывать атомное строение новых материалов и минералов при экстремальных температурных условиях: до сих пор подобные исследования в мире были ограничены температурой 350 °С. Новый прибор позволит придать дифракционному пространству дополнительное температурное «измерение», что даст возможность моделировать поведение материалов в условиях, отличающихся от стандартных лабораторных, позволит получить возможность решения принципиально новых задач, требующих сочетания высокого разрешения с нестандартными условиями. Дифрактометр также позволит исследовать пределы термической устойчивости новых веществ и моделировать условия природных высокотемпературных процессов.

Все эти приборы общей стоимостью 273 805 277,07 рубля Университет получил благодаря победе в конкурсе грантов в форме субсидий из федерального бюджета. Конкурс проводился в рамках федерального проекта «Развитие передовой инфраструктуры для проведения исследований и разработок в Российской Федерации» национального проекта «Наука» и был направлен на обновление приборной базы ведущих организаций России, выполняющих научные исследования и разработки.

«Заявка на конкурс подавалась в соответствии с пожеланиями ученых: была оценена и проанализирована реальная потребность научного сообщества в данных приборах. Отмечу, что ни один из закупаемых приборов не является уникальным как в России, так и за ее пределами — ими не первый год пользуются исследователи по всему миру. Однако действительно уникальна эффективная работа этих приборов в совместном, коллективном использовании в интересах не только Санкт-Петербургского университета, но и всей российской науки, ведь Научный парк СПбГУ открыт для всех. Сейчас исследования на базе Научного парка проводят десятки научных групп как СПбГУ, так и наших партнеров — это научные организации из Санкт-Петербурга, Москвы, Новосибирска и других регионов России, а также предприятия реального сектора экономики. Поэтому можно смело сказать, что закупаемое оборудование послужит на благо всей страны», — заключил проректор по научной работе СПбГУ Сергей Микушев.