ე.ნანობაშვილის სახელობის რადიაციული ქიმიის ლაბორატორია
ლაბორატორია ჩამოყალიბდა 1956 წელს. ლაბორატორიის პირველი ხელმძღვანელი იყო გამოჩენილი მეცნიერი, ქიმიის მეცნიერებათა დოქტორი, პროფესორი, საქართველოს მეცნიერებათა დამსახურებული მოღვაწე, ელენე ნანობაშვილი
კვლევები მიმდინარეობდა შემდეგი მიმართულებით:
გოგირდორგანულ ნაერთთა რადიაციულ ქიმიას საფუძველი ჩაეყარა ნავთობის გაწმენდის აუცილებლობასთან დაკავშირებით. ცნობილია, რომ ნავთობი უხვად შეიცავს გოგირდორგანულ ნაერთებს – ალიფატურ თიოლებს და სულფიდებს, რაც მკვეთრად აუარესებს ნავთობიდან მიღებული საწვავის ხარისხს. აქედან გამომდინარე, დღის წესრიგში დადგა ნავთობიდან თიოლების და სულფიდების მოცილების აუცილებლობა.
გაუგოგირდების ერთ-ერთ მეთოდს წარმოადგენს რადიაციულ-ქიმიური მეთოდი. შემდგომში ეს კვლევები განვითარდა ორი ძირითადი მიმართულებით: 1.გოგირდორგანულ ნაერთთა, როგორც რადიოპროტექტორთა რადიაციული ქიმია და 2. გოგირდორგანულ ნაერთთა რადიაციულ-ქიმიურ სინთეზი.
შესწავლილია გოგირდორგანულ ნაერთთა სხვადასხვა კლასების – ალიფატური და არომატული თიოლების, დითიოლების, ალკილთიოციანატების, დიალკილსულფიდების და დიალკილდისულფიდების რადიაციულ-ქიმიური გარდაქმნის ძირითადი კანონზომიერებები. რადიაციულ-ქიმიური გზით მიღებულია რიგი ორგანული ნაერთები – დისულფიდები, დითიოლები, სულფოქსიდები. აღნიშნულ ნაერთებში დადგენილია ენერგიის გადაცემის მექანიზმის თავისებურებანი ალკილური ჯაჭვის სიგრძისაგან და ფუნქციური ჯგუფის ბუნებისაგან დამოკიდებულებით. სხვადასხვა ორგანულ გამხსნელთან (ალკანები, სპირტები და სხვა) ბინარულ სისტემებში დადგენილია გოგირდორგანულ ნაერთთა მაღალი რადიოპროტექტორული თვისებები. შეფასებულია ენერგიის გადაცემის შიდა- და მოლეკულათაშორისი გზების წვლილი დაცვით მექანიზმში.
შერჩეულია ახალი რადიოპროტექტორები დაბალმოლეკულური ალიფატური თიოლების და თიოციანატების სახით და შემოთავაზებულია დიალკილსულფიდები, როგორც ახალი დოზიმეტრიული სისტემები დოზათა ფართო ინტერვალში.
მეორე ძირითად მიმართულებას წარმოადგენს ლითონთა წყალხსნარების რადიაცული ქიმია, რომელიც გადაიზარდა მნიშვნელოვანი ეკოლოგიური ამოცანის გადაჭრაში – სახელდობრ, ჩამდინარე წყლების გასუფთავებაში მძიმე ლითონებისაგან. დამუშავებულია მეტალური დარიშხანის მიღების რადიაციულ-ქიმიური მეთოდი დარიშხანშემცველი მადნებიდან და გალვანური საამქროების ჩამდინარე წყლებიდან მეტალური სპილენძის გამოყოფის რეაგენტული მეთოდი.
იმის გათვალისწინებით, რომ რადიაციულ ზემოქმედებას, როგორც წესი, თან სდევს ჰაერიდან მნიშვნელოვანი რაოდენობით ოზონის წარმოქმნა, რომელსაც, გამომდინარე მისი მძლავრი ჟანგვითი უნარიდან, გარკვეული წვლილი შეაქვს რადიაციულ-ქიმიური გარდაქმნის პროცესებში, აუცილებელი გახდა მხოლოდ ოზონის ზემოქმედების შესწავლა სხვადასხვა სისტემებზე.
ოზონური მეთოდის გამოყენებით მიღებულია მნიშვნელოვანი პრაქტიკული შედეგები:
შემუშავებულია ურავის სამთო-გამამდიდრებელი ქარხნის დარიშხანშემცველი საწარმოო ჩამდინარე წყლების გასუფთავების ხერხი მიზნობრივი პროდუქტის – დარიშხანის მჟავე მარილების გამოყოფით;
ინფექციური საავადმყოფოების ჩამდინარე წყლების გაუსნებოვნება და სხვა საწარმოო ჩამდინარე წყლების გაწმენდა;
როგორც ცნობილია წყალი წარმოადგენს სხვადასხვა მიკროორგანიზმების – საპროფიტული და პატოგენური ბაქტერიების და აგრეთვე სხვადასხვა ვირუსების გადატანის გარემოს. დღეისათვის არსებობს წყლის გაუსნებოვნების სხვადასხვა მეთოდი. ამ მეთოდებს შორის დღეისათვის ყველაზე გავრცელებული არის ქლორირების მეთოდი. ამ დროს ხდება წყლის დამუშავება ქლორით რასაც მოყვება ორგანული მინარევების დაშლა და მიკროორგანიზმების დაღუპვა. ამასთანავე აღსანიშნავია, რომ წყლის ქლოლრირებას მივყავართ მძაფრი სუნის მქონე ქლორწარმოებული პროდუქტების წარმოქმნასთან. განსაკუთრებით არასასიამოვნო სუნით გამოირჩევა წყლის ქლორით დამუშავების შედეგად წარმოქმნილი ფენოლშემცველი პროდუქტები.დროთა განმავლობაში მათი სუნი მძაფრდება და არ ქრება გახურებისაც კი. უნდა აღინიშნოს აგრეთვე, რომ ქლორირებას ხშირ შემთხვევაში არ მივყავართ წყლის სრულ სტერილიზაციამდე.
დღეისათვის მრავალ განვითარებულ ქვეყნებში დაინფიცირებული წყლების სტერილიზაციისათვის მაღალტექნოლოგიურ მეთოდათ ითვლება ოზონირება. ოზონის მაღალი ბაქტერიციდული თვისებებიდან გამომდინარე იგი აღწევს უჯრედების მემბრანებში და იწვევს ორგანული ნაერთების დაჟანგვას, რასაც მივყავართ ბაქტერიალური უჯრედების დაღუპვამდე. ამასთანავე ოზონით დამუშავება იწვევს უსიამოვნო სუნის გაქრობას.დღეისათვის ჩამდინარე წყლების გაწმენდა ოზონით ითვლება ყველაზე ეფექტურ მეთოდათ. აღსანიშნავია, რომ ამ დროს არ ხდება მავნე თანმდევი პროდუქტების წარმოქმნა, რაც ახასიათებს ქლორირებით დამუშავების პროცესს. ეს ნიშნავს რომ ოზონი ხასიათდება სრული ეკოლოგიური უსაბრთხოებით.
შესაბამისი სამედიცინო დაწესებულებების ლაბორატორიებთან ერთად (ინფექციური საავადმყოფო, ტუბ საავადმყოფო, და ა.შ.) ჩვენს მიერ შესრულებულია წინასწარი გამოკვლევები, იმის დასადგენად თუ რამდენად ეფექტურია ოზონის გამოყენება ამ დაწესებულებებიდან ჩამდინარე წყლების გაუსნებოვნებისათვის. ცდები ჩატარებუილია სხვადასხვა ბაქტერიებითა და ვირუსებით დაბინძურებულ მოდელურ სისტემებზე ოზონის ეფექტურობის დასადგენად.
მიღებული წინასწარი შედეგები გვაძლევს საფუძველს დავასკვნათ, რომ ოზონური მეთოდი გამოირჩევა მაღალეფექტურობით ინფექციური საავადმყოფოების ჩამდინარე წყლების გაწმენდა გაუსნებოვნებისათვის. ამასთანავე, აღნიშნული მეთოდის მაღალეფექტურობა შემოწმებულიამთელი რიგი დაავადებებისა და დაინფიცირებული ჭრილობების მკურნალობისას ზოგიერთი საავადმყოფოს ბაზაზე. მიღებულია პატენტი.
არაორგანული ქიმიისა და ელექტროქიმიის ინსტიტუტის რადიაციული ქიმიის ლაბორატორიაში არის ელექტრონების წრფივი ამაჩქარებელი – ЭЛУ-4, რომლითაც შესაძლებელია ზემოთჩამოთვლილი ამოცანების შესრულება. ამაჩქარებელი ფუნქციონირებს 2 ათეულ წელზე მეტი. ამდენად, ამაჩქარებლის შეუფერხებელი და სრულფასოვანი მუშაობისათვის აუცილებელია მისი პროფილაქტიკური რემონტის ჩატარება, რაც მოიცავს მაგნეტრონის შეცვლას (საორიენტაციო ღირებულება შეადგენს 50000 აშშ დოლარს), მაღალი ძაბვის ტრანსფორმატორის აღდგენას (საორიენტაციო ღირებულება შეადგენს 2500 აშშ დოლარს.
აღნიშნული სამუშაოების ჩასატარებლად აუცილებელია როგორც შთანთქმული ენერგიის რაოდენობის დადგენა, ასევე ოზონ-ჰაერის ნარევში ოზონის კონცენტრაციის განსაზღვრა.
დღეისათვის ცნობილია და ფართოდ გამოიყენება ე.წ. ფრიკეს ქიმიური დოზიმეტრი და ოზონის განსაზღვრის მეთოდიკა. მიუხედავად ამისა, აღნიშნულ მეთოდებს ახასიათებს რიგი ნაკლოვანებები, რაც საფუძველს გვაძლებს ყურადღება გავამახვილოთ როგორც ახალი დოზიმეტრული სისტემების დამუშავებაზე, ასევე ოზონის განსაზღვრის ე.წ. ექსპრეს მეთოდებზე, რაზედაც ლაბორატორიაში მიმდინარეობს კვლევები.ლაბორატორიის თანამშრომლების მიერ შესრულებულია საერთაშორისო გრანტიის ფარგლებში დასახული სამუშაოები 2004, 2005 და 2006 წლებში (უსტც (УНТЦ). ზემოთ ჩამოთვლილი პრობლემების გადასაჭრელად რადიაციული ქიმიის ლაბორატორიაში აუცილებელია ახალგაზრდა ენერგიული კადრების მოზიდვა და არსებული მეცნიერების ხელმძღვანელობით მათი კვალიფიკაციის ამაღლება, რაც ხელს შეუწყობს დასახული პრობლემების ეფექტურად განხორიელებას. ამასთანავე სასურველია არსებული ტექნიკური აღჭურვილობის განახლება.
კვლევის ძირითადი სამეცნიერო მიმართულებებია:
ცნობილია, რომ მოსავლის აღების შემდეგ ნიადაგიდან გადის დიდი რაოდენობის აზოტი. ამ დანაკარგის ანაზღაურება არ ხდება მინერალური სასუქების ხარჯზე. აზოტის ნაკლებობა შეიძლება შეივსოს ბიოლოგიური გზით მისი ატმოსფეროდან ფიქსაციით ნიადაგის მიკროორგანიზმებით – კოჟრის ბაქტერიებით, რომლებიც სახლდებიან პარკოსანი კულტურების ფესვებზე. უკანასკნელ წლებში ფართოდ გამოიყენება ტორფის ნიტრაგინი, ე.წ. რიზოტორფინი, რომელშიც ტორფი წარმოადგენს შემავსებელს და მასაზრდოებელ არეს კოჟრის ბაქტერიებისთვის. ტორფის სუბსტრატებზე გადასვლა საშუალებას იძლევა კოჟრის ბაქტერიების ტიტრის პრეპარატში გაზრდისა 10-ჯერ და უფრო მეტად.
დადგენილია რომ ბაქტერიული სასუქების გამოყენება იძლევა მოსავლის საგრძნობ მატებას ისეთი მნიშვნელოვანი კულტურებისათვის როგორიცაა სოიო, ლუპინი და იონჯა (მარცვლით 22%-მდე, მწვანე მასით 100%-მდე). აღსანიშნავია, რომ რიგ შემთხვევებში რიზოტორფინის 200გრ (1 ჰექტარის დოზა) ცვლის 60 კგ მინერალურ აზოტს.ტორფის სუბსტრატის სტერილიზაცია ხდება სხვადასხვა მეთოდით – როგორც სითბური, ისე არასითბური, მაგალითად: გაზით. ყველა შემთხვევაში სრული სტერილიზაცია არ მიიღწევა.ასალათა სტერილიზაციის სხვადასხვა მეთოდებს შორის ერთ-ერთი წამყვანი ადგილი უკავია რადიაციულ ხერხს, რომელიც უზრუნველყოფს ბაქტერიციდულობის მაღალ ხარისხს. მასტერილიზებელ ფაქტორად შეიძლება გამოვიყენოთ რადიაქტიურ იზოტოპთა გამა-გამოსხივება ან აჩქარებული ელექტრონები. ნივთიერებაზე და ბიოლოგიურ ობიექტებზე ორივე სახის გამოსხივების გამოყენება იდენტურია. რადიაციულად სტერილიზებული ტორფიდან დამზადებული რიზოტორფინი, ე.წ. გამა-რიზოტორფინი ძალიან მაღალი ხარისხისაა, რიზოტორფინის ტიტრები ნელაზრდად ბაქტერიებზე აღწევს 8 მლრდ/გრ. რიზოტორფინის შენახვის ვადა 6 თვეა. ერთი ჰექტარის დოზა 200 გრამია.
სტერილიზებული ტორფი ხასიათდება რიგი დამატებითი უპირატესობებით. აღარ არის აუცილებელი სუბსტრატში კოჟრის ბაქტერიების მასირებული შეყვანა, რაც იწვევს ნედლეულის და ენერგიის ეკონომიას. და ბოლოს, რადიაციული ხერხის კიდევ ერთი უპირატესობაა პროცესის დაბალი ენერგოხარჯები. ეს საკითხი განსაკუთრებით აქტუალურია საქართველოს სოფლის მეურნეობისათვის, სადაც მწვავედ დგას სხვადასხვა კულტურის, კერძოდ, სიმინდის, სოიოს, ლობიოს და სხვა პარკოსანი მცენარეების მოსავლიანობის გაზრდის პრობლემა. აღნიშნული პრობლემის გადასაწყვეტად ჩატარებულია წინასწარი კვლევები მცენარეთა ბიოქიმიის ინსტიტუტის კოლექტივთან ერთად. მიღებული შედეგები გვიჩვენებს აღნიშნული მეთოდის მაღალეფექტურობას და მისი გამოყენების მიზანშეწონილობას საქართველოში სოფლის მეურნეობის, განვითარების მიზნით.
ლაბორატორიის თანამშრომლების მიერ შესრულებულია საერთაშორისო გრანტიის ფარგლებში დასახული სამუშაოები 2004, 2005 და 2006 წლებში (უსტც) (УНТЦ).
ამჟამად ლაბორატორიაში მუშაობს 11 თანამშრომელი, აქედან 1 მთავარი მეცნიერ თანამშრომელი, 2 უფროსი მეცნიერ თანამშრომელი, 4 მეცნიერ თანამშრომელი, 4 ინჟინერი.
განსაკუთრებული ყურადღება ენიჭება სამედიცინო დანიშნულების მასალა-მოწყობილობის რადიაციულ სტერილიზაციას, რისი ალტერნატივაც დღეისათვის არ არსებობს. სამედიცინო ნაკეთობების ხელსაწყო-მოწყობილობის რადიაციული სტერილიზაცია რადიაციული ტექნოლოგიის ერთ-ერთი ყველაზე ფართოდ განვითარებული დარგია. ასე მაგალითად, უკვე 1982 წელს Co60-ს გამა-დანადგარის საფუძველზე შექმნილი სამრეწველო “სტერილიზატორები” (100-ზე მეტი) ფუნქციონირებდა 38 ქვეყანაში. ამასთან ყოველწლიურად მწყობრში შედის სულ ცოტა 10 ახალი გამა-დამსხივებელი რადიაციული სტერილიზაციის მიზნით. რადიაციული მეთოდით სტერილიზდება მნიშვნელოვანი ოდენობის სამედიცინო ნაწარმი. სამედიცინო პროდუქციის (სისხლის გადასხმის სისტემები, კატეტერები, გადასახვევი მასალები, ერთჯერადი შპრიცები და სხვა). რადიაციული სტერილიზაცია კომლექსური პრობლემაა, რომელიც მიეკუთვნება როგორც რადიობიოლოგიას, ასევე რადიაციულ ქიმიას. ეს განპირობებულია იმით, რომ მაიონიზებელი გამოსხივების ქმედებით სტერილიზაციის პროცესში ერთდროულად უნდა გადაწყდეს ორი ამოცანა: 1 – მიკროორგანიზმების მოსპობა (უფრო ზუსტად, მათი გამრავლების უნარის ჩახშობა); 2 – სასტერილო ობიექტის რადიაციული დაშლის (რღვევის) თავიდან აცილება.
არაორგანული ქიმიისა და ელექტროქიმიის ინსტიტუტის რადიაციული ქიმიის ლაბორატორიაში არის ელექტრონების წრფივი ამაჩქარებელი – ЭЛУ-4, რომლითაც შესაძლებელია ზემოთჩამოთვლილი ამოცანების შესრულება. ამაჩქარებელი ფუნქციონირებს 2 ათეულ წელზე მეტი. ამდენად, ამაჩქარებლის შეუფერხებელი და სრულფასოვანი მუშაობისათვის აუცილებელია მისი პროფილაქტიკური რემონტის ჩატარება, რაც მოიცავს მაგნეტრონის შეცვლას (საორიენტაციო ღირებულება შეადგენს 50000 აშშ დოლარს), მაღალი ძაბვის ტრანსფორმატორის აღდგენას (საორიენტაციო ღირებულება შეადგენს 2500 აშშ დოლარს).
