Вчені Ужгородського національного університету завершують 1 етап проєкту Національного фонду досліджень України

У липні 2024 року науковий колектив Ужгородського національного університету виграв проєкт Національного фонду дослідження України 216/0176 «Стратегія спрямованого синтезу функціональних халькогенгалогенідних матеріалів для потреб медицини й енергетики». 

До його реалізації також залучені працівники кафедр органічної хімії, неорганічної хімії і мікробіології, вірусології та епідеміології з\к інфекційних хвороб. Цей проєкт є першим в УжНУ, в якому грантоотримувачем є виключно наш університет; проєкт повністю фінансується Національним фондом досліджень України, загальний розмір гранту складає 9,5 мільйонів гривень. Про це йдеться на сайті університету.

НФДУ почав активно працювати і надавати кошти для реалізації наукових досліджень українським вченим із 2020 року. Як правило, до цього фінансування надавалось як для організації грантоотримувача, так і для організацій-партнерів субвикоонавців. У 2024 році конкурс «Передова наука в Україні» зосереджений на проєктах, в яких виконавцем виступає один ВНЗ.

Перший етап проєкту 216/0176 триває з 1 серпня до 15 грудня 2024 року та передбачає наукоємну та публіцистичну складову. Виконавці проєкту, а також студенти магістерського рівня навчання й аспіранти активно долучились до роботи. Програма має важливе значення для кафедри органічної хімії в плані розширення матеріальної бази, а також реалізації можливості науковців виконувати сучасного рівня дослідження у співпраці з іншими кафедрами. Фінансування 1 етапу проєкту складає близько 2,5 млн грн за 4,5 місяці досліджень. За рахунок отриманих коштів вже покращена матеріальна база, зокрема закуплено сушильне обладнання, ультразвукову мийку, піпет-дозатори, якорі до магнітних мішалок і стрижні до механічних мішалок, кювети та інший витратний матеріал, що сприяє покращенню якості виконання роботи. 

Про підсумки роботи першого етапу та плани розповіли завідувач кафедри органічної хімії д.х.н. професор Михайло Онисько та д.х.н. професор Михайло Сливка. 

«По-перше, результати є у синтезі. Я буду говорити про ту частину, яку виконують учасники проєкту з кафедри органічної хімії. В цьому випадку вже є синтезовано достатню кількість прекурсорів для синтезу халькоген-галогенідних органічних сполук гетероциклічної природи, здійснено синтез конденсованих сполук, в яких апробовано нові підходи, досліджені фізико-хімічні характеристики отриманих зразків, чітко доведена структура і дані речовини вже є протестовані на їх біологічну активність», - поділився відповідальний виконавець проєкту професор Михайло Онисько. 

«Результати синтезу та первинного дослідження властивостей вже надіслані для публікації у редакції провідних наукових видань БД Scopus та Web of Science, включаючи журнал Q1. Окремі результати також представлені у спеціалізованих журналах, в тому числі українських, яким вдалося пробитися в категорію Q4, що засвідчує престижність наших видавництв», - додає керівник проєкту професор Михайло Сливка.

Свої напрацювання учасники проєкту вже встигли презентувати на двох фахових заходах, які проходили в Ужгороді – ХХVI українська конференція з органічної та біоорганічної хімії та Міжнародному науковому форумі «Chemistry and Ecology Nexus: Igniting Innovation and Sustainability for Future Generations». 

Всього було 10 доповідей, які стосувалися безпосередньо результатів, отриманих за проєктом Національного фонду дослідження України. Сам проєкт, його завдання й мету було представлено під час роботи круглого столу «Органічна хімія в матеріалознавстві», який працював в рамках роботи ХХVI українська конференція з органічної та біоорганічної хімії. Пізніше усі ці результати були оброблені, верифіковані, і фактично лягли в основу наукових праць і статей.

Крім цього, вдалося отримати перші позитивні результати в розробці та впровадженні зелених підходів. Методики, які традиційно використовують в електрофільній циклізації, часто передбачають токсичних реагентів. За кілька місяців інтенсивної роботи, науковці змогли вирішити проблему з одним з них – бромом. Вони замінили його нетоксичними реагентами, зокрема калій бромідом, який можна вільно придбати в аптеках у вигляді лікарського препарату, і добилися такого ж результату із практично аналогічним виходом у продукті. Це слугує відправною точкою для нових досліджень, які у цій сфері вже є новаторськими. У планах на майбутнє замінити не тільки бром, а й інші реагенти на менш токсичні або нетоксичні взагалі. Вже є первинні результати – це органічні зразки, які мікробіологи встигли протестувати і виявити їх високу фунгіцидну і бактерицидну дії. 

За цей час реалізації 1 етапу проєкту також відбулася фактично перша спроба розробки прогностичної QSPR моделі стосовно халькогенгалогенідних аргіродитних матеріалів, чим займалися науковці кафедри неорганічної хімії. Детальніше про роботу цього відділу розповіли, власне, представники та безпосередні виконавці проєкту Олександр Кохан, доцент кафедри неорганічної хімії та Василь Сідей, к.хім.наук старший науковий співробітник. Вони займаються вивченням структур халькогенгалогенідного типу, таких як перовскіти та аргіродити. Ці структури потенційно можуть бути використані як перетворювачі сонячної енергії в електричну, а також як матеріали для накопичення енергії. Зокрема, вони підходять для використання у конструкції акумуляторів, оскільки ці матеріали дозволяють ефективно зберігати накопичену енергію.

«Моя частина роботи зосереджена на твердих розчинах на основі халькогенгалогенідних аргіродитів із комплексною структурою. Такі матеріали мають високу іонну провідність і належать до суперіонних електролітів. Їх можна застосовувати як електроди для акумуляторів, а також як вузькозонні матеріали, що більш ефективно перетворюють сонячну енергію в електричну з високим коефіцієнтом корисної дії порівняно з сучасними матеріалами», - говорить Олександр Кохан.

Дослідження також охоплюють матеріали на основі перовскітів, відомих своїм широким спектром застосувань. Зокрема, органо-неорганічні перовскіти, які можуть бути використані як для перетворення енергії, так і для її накопичення.

«Мета цього дослідження — модифікувати структуру перовскітів, замінивши один із компонентів, великий неорганічний катіон, на органічний, похідну триазолу, - зазначає Василь Сідей. - Ця заміна відкриває можливості для точного регулювання властивостей матеріалу, додаючи йому нові характеристики. Наприклад, органічний катіон можна модифікувати, варіюючи природою замісника, що дозволяє отримати продукт з потрібними параметрами».

Науковці також розробляють технології отримання таких матеріалів. Вони зазначають, що вже проведено синтез як вихідних компонентів, так і складних халькогенгалогенідів, а також твердих розчинів на їх основі в широкому діапазоні концентрацій. Крім цього, вдалося отримати монокристали, розроблено оптимальну технологію їх вирощування методом із розплаву. Також подано заявки на патент і на корисну модель. На наступному етапі планується вивчення електрохімічних та електрофізичних властивостей цих матеріалів, а також підбір технологічних умов для отримання зразків, придатних для проведення більш масштабних експериментів із практичного використання. 

До роботи над проєктом долучилася і кафедра мікробіології, вірусології та епідеміології з\к інфекційних хвороб медичного факультету. Її частина полягає в аналізі протимікробної активності досліджуваних речовин. Вивчають, власне, цю активність щодо найбільш поширених умовно-патогенних мікроорганізмів. Це Staphylococcus candida, дріжджеподібний гриб, кишкова паличка, синьогнійна паличка та Klebsiella. Більшість з них належить до так званих ESCAPE-патогенів (бактерії або ж дріжджеподібні гриби, які лідирують серед здатності до набуття та поширення стійкості до антибіотиків). 

Детальніше про дослідження розповів виконавець проєкту к.б.н., доцент Валерій Пантьо: 

«Наразі ми дослідили поки що 19 новосинтезованих хімічних речовин, стосовно вказаних патогенів, і використовували поки що скринінгові методи, а також кількісні методи, щодо вирішення впливу на планктонні форми. У планах є також дослідження факторів можливого впливу стосовно найбільш активних речовин, сполук-лідерів, які проявляють найбільшу біологічну дію. А щодо наступних досліджень – це вивчення біоплівкових форм, які більш поширені в природі і володіють більшою стійкістю, як до фізичних, так і хімічних чинників».