ЦКП «СКИФ» – объект класса «мегасайенс» с источником синхротронного излучения (СИ) поколения «4+». Строится в наукограде Кольцово в Новосибирской области.
Источники СИ предназначены для изучения сверхмалых объектов – микронного и даже нанометрового размера. Они позволяют увидеть структуру объектов вплоть до расположения отдельных атомов, причем не только в статике, но и в ходе различных химических реакций и динамических процессов. Кроме того, в ЦКП «СКИФ» ученые будут изучать быстропротекающие процессы (возникновение трещин, детонация, взрыв).
ЦКП «СКИФ» представляет собой комплекс из 34 зданий и сооружений, а также инженерного и технологического оборудования, обеспечивающий выполнение научных исследований на пучках синхротронного излучения.
На момент создания ЦКП «СКИФ» будет лучшим в классе накопителей среднего энергетического диапазона (3 ГэВ).
Уникальные характеристики нового источника СИ «СКИФ» позволят проводить передовые исследования с яркими и интенсивными пучками рентгеновского излучения во множестве областей – химии, физике, материаловедении, биологии, геологии, гуманитарных науках. Причем, задачи могут носить как фундаментальный, так и прикладной характер. СКИФ даст мощный толчок и для развития отечественных биологии и биотехнологии.
СТРУКТУРНАЯ БИОЛОГИЯ
По итогам 2020 года рентгеноструктурный анализ, который будет проводиться и на СКИФ, – это ведущий метод определения структуры биополимеров в мире. С его помощью проведено более 95% исследований. Популярность метода среди исследователей объясняется рядом преимуществ, в том числе отсутствием ограничений по массе белка, возможностью проведения исследований без его заморозки. Развитие техники и, в частности, появление источников 4-го поколения синхротронного излучения открывает возможность не только определить структуру биополимера, а записать целое кино, отображающее его работу.
Благодаря тому, что СКИФ будет источником СИ поколения 4+, его характеристики позволят использовать для исследования кристаллы меньших размеров, а также получать более точные структурные данные.
ФАРМАЦЕВТИКА
Когда известно, как устроены молекулярные машины – белки и нуклеиновые кислоты, можно создать другие молекулы, которые ограничивают или полностью блокируют их деятельность.
Таким образом с помощью синхротронного излучения, а значит и СКИФ, можно изучать взаимодействие биополимеров и малых молекул. Такие исследования необходимы для решения задач фундаментальной науки и для разработки противовоспалительных, противовирусных, антибактериальных и других видов лекарственных препаратов. Причем исследования на СКИФ призваны рационализировать процесс создания лекарственных препаратов. Знание устройства десятков комплексов целевого белка и разных малых молекул может подсказать параметры целевой молекулы и более точно подходить к ее синтезу.
В результате сокращаются финансовые и временные затраты, необходимые для поиска действующего вещества лекарственного препарата.
Также возможности СКИФ актуальны для проведения аттестации лекарственных субстанций, это обязательная процедура для фармпроизводителей. Здесь компании смогут проводить исследования по таким направлениям, как определение полиморфных модификаций лекарственных веществ, расшифровка их структуры, изучение термической устойчивости, а также возможных превращений при хранении и на других этапах технологической цепочки.
РЕНТГЕНОГРАФИЯ
Еще одно направление исследований на СКИФ – получение высококонтрастных рентгеновских изображений биологических объектов. Изображения, полученные на источниках СИ, позволяют визуализировать слабоконтрастные детали в организме, информацию о которых невозможно получить, используя традиционную рентгенографию. Такие исследования важны, например, при диагностике злокачественных опухолей на ранней стадии развития и позволяют контролировать ход лечения.
Также фазово-контрастная рентгенография актуальна при исследованиях приживаемости имплантатов в организме человека. Полученные изображения позволяют с высокой точностью диагностировать воспалительные процессы, возникающие при протезировании суставов или при установке зубных имплантатов.
БОРЬБА С ВИРУСАМИ
Один из комплексов белков и нуклеиновых кислот, который будет изучаться на СКИФ – это вирусы. Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» планирует использовать СКИФ для широкого спектра биологических исследований. В фокусе внимания – опасные и экономически значимые вирусы человека и животных. Ведь рентгеноструктурный анализ позволяет определить пространственные структуры вирусов и их отдельных частей, рентгеновская микроскопия – заглянуть внутрь клетки, пораженной вирусом, а высококонтрастная рентгенография лабораторных животных демонстрирует, как повреждаются органы и ткани в процессе вирусной инфекции. Все эти методы СКИФ, дополненные исследованиями ГНЦ ВБ «Вектор», помогут подбирать и разрабатывать новые лекарственные препараты, вакцины и тест-системы.
РАЗВИТИЕ ПРОЕКТА ЦКП «СКИФ»
25.07.2019 Указ Президента Российской Федерации № 356 «О мерах по развитию синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры в Российской Федерации»
Декабрь 2019 Застройщиком назначен ФИЦ Институт катализа СО РАН
Октябрь 2020 Институт ядерной физики СО РАН (ИЯФ СО РАН) определен генеральным конструктором и изготовителем оборудования ускорительного комплекса
Май 2021 Генподрядчиком строительства определен АО «КОНЦЕРН ТИТАН-2»
Август 2021 Начало подготовительных работ на стройплощадке
Декабрь 2021 Получено положительное заключение Главгосэкспертизы России по проекту, а также разрешение на строительство
Май 2022 В ИЯФ СО РАН началась крупноблочная сборка элементов бустерного синхротрона
Август 2022 Подготовлены котлованы всех объектов комплекса, а также многослойное основание технологически сложных объектов
Октябрь 2022 В ИЯФ СО РАН собрана и протестирована инжекционная часть линейного ускорителя, получен первый пучок электронов
Июнь 2023 В фундамент здания инжектора залит первый бетон
Июль 2023 Определены механизмы и участники создания оборудования всех шести экспериментальных станций первой очереди
