Основные направления исследований

1. Грант БРФФИ Б-09-154: «Биохимическое обоснование и биотехнология антиоксидантных и бактериостатических препаратов из гемолимфы куколок китайского дубового шелкопряда». Цель - создание новых антиоксидантов природного происхождения. Научный руководитель – проф. Чиркин А.А. 1.04.2009-30.03.2012. Исполнители: докт. мед. наук, доцент Е.О.Данченко, преподаватели, заочные аспиранты Балаева-Тихомирова О.М., Толкачева Т.А., заочный аспирант Паршонок Д.И., студент Дорофеев М.С. Финансирование – 43,5 млн. руб. В 2010 году получены следующие научные результаты: «Научно обоснованы способ модификации действия антибиотиков для предотвращения микробной контаминации растительных культур с помощью гемолимфы куколок шелкопряда и способ профилактики развития инсулинорезистентности с помощью гидрофильных компонентов куколок дубового шелкопряда». Работа доложена на международном симпозиуме Korea-Belarus Science and Technological Seminar в 25.10.2010 и на международном симпозиуме Korea-Belarus Science and Technological Seminar в 27.06.2011, где констатирована приоритетность проведенных исследований.

2. Грант БРФФИ-Витебск № Б11ВТ-007 «Научное обоснование биотехнологии препаратов природного происхождения на основе биоресурсов Витебской области»– 65 млн. руб. Руководитель – проф. А.А.Чиркин. 1.04.2011-31.12.2012. Установлено, что гемолимфа куколок дубового шелкопряда обладает проапоптогенным действием, а из ее пептидной фракции разделены компоненты, способные активировать и ингибировать синтез ДНК. Осуществлена классификация 25 лекарственных растений на 6 групп по выраженности антиоксидантного действия и проведены экспериментальные исследования по противовоспалительной активности препаратов, включающих соли лантана. Утверждена диссертация «Гормонально-метаболические взаимосвязи при развитии синдрома инсулинорезистентности», защищенная на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.01.04 – биохимия. Исполнитель – преподаватель кафедры химии О.М.Балаева-Тихомирова, научный руководитель – доктор медицинских наук, профессор кафедры химии УО «ВГУ им. П.М.Машерова» Е.О.Данченко, сроки выполнения работы – 01.11.08 – 30.10.12.. Основной итог работы – экспериментальное обоснование использования гидрофильных компонентов куколок дубового шелкопряда для профилактики инсулинорезистентности.

3. Грант Министерства образования для аспирантов О.М.Балаевой-Тихомировой «Способ коррекции нарушений обмена веществ при моделировании инсулинорезистентности» (2010 г., 8 млн. руб.). Предложен способ профилактики развития метаболического синдрома с помощью экстракта куколок дубового шелкопряда.

4. В рамках научного направления «Химия, биология и продовольственная безопасность» был выделен Грант Министерства образования студентке второй ступени высшего образования Зайцевой В.В. на тему «Химический состав, биологическая активность, токсичность и безвредность экстракта гриба Fusarium sambucinum». Финансирование (2010 г., 6 млн. руб). Данная работа выполнялась на базе УП «Витебская биофабрика». Предложены дополнения к действующему регламенту культивирования гриба Fusarium sambucinum и изучены некоторые компоненты экстракта гриба.

5. Грант аспирантов МО Республики Беларусь «Способ защиты растений от окислительного стресса, вызванного солями тяжелых металлов путем использования гидрофильных компонентов куколок дубового шелкопряда» (2012 г., 12 млн. руб.) Исполнитель аспирант Т.А.Толкачева. Тема завершена 30 декабря 2012г. Получены данные о протекторном действии экстракта куколок дубового шелкопряда при моделировании окислительного стресса солями меди и свинца.

6. Грант БРФФИ № Б11М-135 «Биохимические основы конструирования препарата из компонентов гриба Fusarium sambucinum для выращивания цыплят-бройлеров»(2012 г., 14,5 млн руб.). Исполнитель м.н.с. В.В.Зайцева.

7. Государственная программа «Инновационные биотехнологии» на 2010-2012 годы и на период до 2015 года, подпрограмма «Подготовка кадров в области биотехнологии». За отчетный период были приобретены приборы (ВЭЖХ Agilent-1200, СФ-2000, Капель-105, рН-метр, Спектрофотофлуориметр 2203, Денситометр сканирующий ДМ 2120, аппарат для получения сверхчистой воды и др.) на сумму 200 млн руб. (на 2006 год). Работа осуществляется в рамках договоров о научно-техническом сотрудничестве ВГУ имени П.М.Машерова с ООО «Рубикон» и УП «Витебская биофабрика». Подготовлено 27 специалистов-биохимиков.

8. Биохимия здорового образа жизни. Научный руководитель проф. А.А.Чиркин. Участие в создании и реализации Региональной программы «Научно-методическое сопровождение подготовки спортсменов высокого класса Витебской области» на 2013-2016 г. (доц. Н.А.Степанова, магистр А.И.Гурская). Исследования по доклиническим исследованиям гомеопатического препарата из экстракта куколок дубового шелкопряда и противовоспалительного препарата с включением комплексных соединений лантана. Созданы региональные нормы биохимическим показателей для населения северо-восточного региона Беларуси.

9. Непрерывная химико-методическая подготовка обучающихся в системе «школа-вуз». Цель - совершенствование методики преподавания химии. Научный руководитель – докт. пед. наук, проф. Аршанский Е.Я. Издано учебно-методическое пособие «Настольная книга учителя химии» (Е.Я. Аршанский, Г.С. Романовец, Т.Н. Мякинник, Минск, 2010), Электронные средства обучения химии: разработка и методика использования (Белохвостов А.А., Аршанский Е.Я., Минск, 2012), Химия. Контрольные и проверочные работы. Тестовые задания (Аршанский Е.Я., ред., Минск, 2012), отнесенное к обязательным для преподавания химии в средней школе. Подготовлен факультативы по химии для 7-11 классов средней школы и УМК для компьютерной подготовки учителя химии. Исполнители: доц.. А.А. Белохвостов, доц. В.П. Быстряков, доц. Н.А.Степанова, ст. преп. И.С.Борисевич.

10. Грант Министерства образования для аспирантов И.Н. Хохлова «Применение природных антиоксидантных субстанций у растений при стрессе» (2014 г., 8 млн. руб.). Предложен способ профилактики развития стресса у растений с помощью экстракта куколок дубового шелкопряда.

11. Участие в исследованиях по гранту ГПНИ (2014-2015гг.), руководитель декан БФ, доцент Кузьменко В.Я. Раздел 2. «БИОРАЗНООБРАЗИЕ, БИОРЕСУРСЫ И ЭКОТЕХНОЛОГИИ» подпрограммы «Биологическая и геоэкологическая оценка состояния, сохранения и использования природно-ресурсного потенциала Белорусского Поозерья», ГПНИ «Химические технологии и материалы, природно-ресурсный потенциал». Задание 5.2.48

12. Государственная программа научных исследований на 2016-2018 годы, раздел 10 «Природопользование и экология» и подраздел 10.3 «Радиация и природные системы». Тема «Разработка способа мониторинга водных экосистем посредством исследования метаболизма и его регуляции у легочных моллюсков, отличающихся по механизмам транспорта кислорода». Руководитель доц. Толкачева Т.А.

Основные направления инновационной деятельности

Методическое направление

Научно-консультативный центр по разработке и внедрению электронных средств, дистанционных методов и факультативных форм обучения по химическим дисциплинам для средних и высших высших учебных заведений Совершенствование методики преподавания химии. Использование технологии УЛК в учебной и научно-исследовательской работе студентов. Оптимизация преподавания химии в процессе реформирования высшего образования.
(базы: два филиала кафедры в гимназиях №8 г. Витебска и ГУО СШ №45; СШ № 5, 12, гимназиях №1 г. Витебска).

Руководитель д.п.н., профессор Е.Я. Аршанский.
Ответственные исполнители к.п.н., доцент кафедры химии А.А. Белохвостов, д.б.н., профессор А.А.Чиркин, ст. преподаватель кафедры химии И.С. Борисевич, к.х.н., доцент В.П. Быстряков.

Естественнонаучное направление (Химико-биологические аспекты исследования стресса)

Поднапровление научной деятельности па теме: Определить особенности возрастной биохимии при дозированных физических нагрузках у спортсменов.

Научно-консультативный центр анализа обмена веществ и психо-соматического статуса физкультурников и спортсменов. Анализ статуса метаболизма спортсменов и рекомендации по коррекции выявленных нарушений. Оптимизация тренировочного процесса и введение для коррекции нарушений метаболизма отечественных препаратов по импортозамещению. Будут изучаться зависимости между функционально-биохимическими показателями обмена веществ и активностью креатинфосфокиназы для оценки состояния здоровья у лиц, занимающихся дозированными физическими нагрузками.

Руководитель д.б.н., профессор А.А.Чиркин
Ответственные исполнители к.б.н., доцент заведующий кафедрой химии О.М. Балаева-Тихомирова, к.б.н., доцент, доцент кафедры химии Н.А.Степанова, преподаватель кафедры химии, соискатель А.И. Гурская, аспирант Дауб Мажед Нуреддина.

Поднапровление научной деятельности па теме: Исследовать особенности химического и термического стресса у живых объектов (дрожжей, растений, моллюсков) включает:

1. Применение экстракта культивируемых первоцветов для защиты от окислительного стресса (планируемая тема БРФФИ Минобразование на 2016-2018 гг.). В рамках данных темы исследование антиоксидантной активности тканей раннецветущих растений с учетом их вида, типа органа, популяции и местопроизрастание растения. Исследование свойств экстракта из раннецветущих растений с учетом разведения. Будет установлены показатели ферментативной и неферментативной антиоксидантной системы первоцветов; приготовлены водные и спиртовые экстракты из культивируемых растений; доказаны антиоксидантные свойства приготовленных экстрактов на тест-объектах.

Руководитель темы к.б.н., доцент кафедры химии Т.А. Толкачева
Ответственные исполнители к.б.н., доцент, заведующий кафедрой химии О.М. Балаева-Тихомирова, магистрант А.Д. Кублицкая.
(базы: ВГУ имени П.М. Машерова, Учреждение образования "Международный государственный экологический институт имени А.Д.Сахарова" Белорусского государственного университета).

2. Изучение закономерностей формирования иммунного ответа при вирусных инфекциях у животных на фоне нормального и патологического состояния микробиоценоза кишечника и использования пробиотических средств разных типов (планируемая тема БРФФИ Минобразование на 2016-2018 гг.).

В рамках данной темы планируется: -разработка алгоритма исследований и усовершенствовать экспресс-метод изучения видового состава микробиоценоза кишечника животных, цитохимических показателей, а также содержания микро- и макроэлементов; - изучение видовой состав микрофлоры кишечника животных, цитохимические показатели и содержание микро- и макроэлементов в норме и при патологии; - изучение влияние клеточных пробиотиков на основе эшерихий, лакто- и бифидобактерий и бацилл видовой состав микрофлоры кишечника животных, цитохимические показатели и содержание микро- и макроэлементов в норме и на фоне дисбактериоза; - проведение анализ результатов по изучению формирования иммунного ответа, состояния микробиоценоза кишечника, цитохимических показателей и содержания микро- и макроэлементов на введение вакцин против инфекционного ринотрахеита у животных на фоне дисбактериоза и нормального состояния микрофлоры кишечника и при использовании пробиотических средств разных типов, подготовить методические рекомендации по использованию пробиотиков различных типов для формирования иммунитета при специфической профилактике вирусных инфекций

Руководитель темы к.б.н., доцент, заведующий кафедрой химии О.М. Балаева-Тихомирова
Ответственные исполнители к.б.н., доцент кафедры химии Т.А. Толкачева, аспирант К. Кацнельсон
(базы: ВГУ имени П.М. Машерова, Витебская государственная академия ветеринарной медицины).

3. Сравнительный анализ биохимических и гистохимических показателей тканей Lymnaea stagnalis и Planorbarius corneus в зависимости от радиационно-химического состава естественной среды обитания. (Заявка ГПНИ «Разработка способа мониторирования водных экосистем посредством исследования метаболизма и его регуляции у легочных моллюсков, отличающихся по механизмам транспорта кислорода». Государственная программа научных исследований на 2016-2018 годы, раздел 10 «Природопользование и экология» и подраздел 10.3 «Радиация и природные системы»). Будут определены пороговые концентрации ионов меди и железа в среде обитания, при которых выявляются ранние структурно-метаболические изменения в тканях моллюсков.

Руководитель д.б.н., профессор А.А.Чиркин
Ответственные исполнители д.м.н., профессор Е.О. Данченко, к.б.н., доцент, заведующий кафедрой химии О.М. Балаева-Тихомирова, к.б.н., доцент кафедры химии Т.А. Толкачева, старший преподаватель кафедры химии, соискатель С.С. Стугарева, магистранты кафедры.
(базы: ВГУ имени П.М. Машерова, Учреждение образования "Международный государственный экологический институт имени А.Д.Сахарова" Белорусского государственного университета»).

4. Способ исследования влияния неблагоприятных факторов на живые организмы на основе использования тест-систем из хлебопекарных дрожжей.
Будет обосновано использование дрожжевых клеток в качестве тест-объектов для исследования влияния различных неблагоприятных факторов на метаболизм живых клеток.

Руководитель темы к.б.н., доцент, заведующий кафедрой химии О.М. Балаева-Тихомирова
Ответственные исполнители магистрант Новикова А.С., студенты кружка при кафедре химии
(базы: ВГУ имени П.М. Машерова, в гимназиях №3 г. Витебска и ГУО СШ №4).

Планируемое взаимодействие с производством и внедрение в практику научных исследований, в т.ч. деятельность УНПК

Планируется взаимодействие с производством и последующие акты внедрения научных исследований в учреждения:
- ООО «Рубикон»
- ГУ «Витебская областная инспекция по семеноводству, карантину и защите растений»
- ГУ "Витебский зональный центр гигиены и эпидемиологии"
- ГП «Институт биохимии биологически активных соединений НАН Беларуси»
- Учреждение образования "Международный государственный экологический институт имени А.Д.Сахарова" Белорусского государственного университета.

Взаимодействие с учреждениями образования и последующие акты внедрения в учебный процесс:
- УО «Гимназия №3 имени А.С. Пушкина»
- ГСШ №4
- ГСШ №45

Использование лабораторий и оборудования

План работы лабораторий и оборудования связан с выполняемыми темами научных исследований и выполняемыми диссертационными, дипломными и курсовыми проектами, а также с учебным процессом и практиками на кафедре.
Оборудование и лаборатории будут использоваться для моделирования экспериментальных исследований на растениях, моллюсками и дрожжевых клетках, в которых затем будут исследоваться биохимические показатели в соответствии с апробированными методиками.
Использование оборудования:
-для выполнения научно-исследовательской работы
-для выполнения исследований по темам грантов
-для выполнения тем кандидатских и магистерских диссертаций
- для выполнения тем дипломного и курсового проектирования
- исследование аминокислотного состава биологических объектов.

Примеры разработок:

- Чиркин А.А., Доценко Э.А., Камышников В.С., Улащик В.С., Костин Г.М. и др. Физиологические значения лабораторных тестов у населения Республики Беларусь: справ. пособие / А.А.Чиркин [и др.]; под ред. В.С.Улащика. – Минск: Адукацыя i выхаванне, 2010. – 88 с. – Впервые представлены биохимические нормы для населения северо-восточного региона Беларуси.
- Чиркин А.А., Коваленко Е.И., Толкачева Т.А. Биологическая активность продуктов гистолиза. – Saarbruecken: Lambert Academic Publishing GmbH, 2012. – 155 р.; Горецкая М.В., Шейбак В.М., Чиркин А.А. Влияние экстракта куколок шелкопряда на функциональную активность нейтрофилов. // Иммунопатология, аллергология, инфектология. – 2008.-№ 2. – С. 25-30; Коваленко Е.И., Паршонок Д.И., Вязов Е.В., Чиркин А.А. Изменение активности нейтрофилов крови человека при взаимодействии с компонентами жидкого содержимого куколок дубового шелкопряда в условиях in vitro // Иммунология, аллергология, инфектология. – 2009. - №3. – С. 21-26; Шейбак В.М., Горецкая М.В., Дорошенко Е.М., Толкачева Т.А., Чиркин А.А. Серосодержащие аминокислоты в лимфоцитах крыс, получавших экстракт куколок дубового шелкопряда // Иммунология, аллергология, инфектология. – 2010. - №2. – С. 34-39 – Обобщены и представлены данные о гемолимфе куколок дубового шелкопряда как источнике бактериостатических, иммуномодулирующих, антиоксидантных и антиинсулинорезистентных биофармацевтических субстанциях.
- Chirkin A.A., Katin A.J., Danchenko E.O. et al. Biological effects of C200 Oak Silkworm Pupae's hidrophilic components // Homoeopathic Lincs. Internat. Journ. Classical Homoeopathy. – 2011. - Vol. 24, N 3/11. - P. 195-197; Чиркин А.А., Буко В.У., Балаева-Тихомирова Т.А., Толкачева Т.А., Паршонок Д.И. «Способ получения средства для профилактики инсулинорезистентности» - Патент РБ 15645 А61К 35/64; А61Р 5/50, 30.04.2012. Афiцыйны бюлетэнь Вынаходствы Карысныя мадэлi Прамыслоовыя узовы. – 2(85), 2012. – С.79 – Впервые создан гомеопатический препарат для профилактики инсулинорезистентности.
- Данченко Е.О., Чиркин А.А. Новый методический подход к определению концентрации гликогена в тканях и некоторые комментарии по интерпретации результатов // Судебно-медицинская экспертиза, 2010. - №3. – С. 25-28 – Впервые в СНГ создан новый метод определения содержания гликогена.
Примеры внедрений результатов научных исследований:
- Балаева-Тихомирова О.М. в практическую деятельность ГУ «Республиканский центр медицинской реабилитации ветеранов и инвалидов боевых действий на территории других государств», акт от 28.06.2010 «Характеристика метаболического статуса воинов-интернационалистов». Предложено для диагностики метаболического синдрома использовать 9 диагностических коэффициентов.
- Балаева-Тихомирова О.М. в научные исследования и практическую деятельность ГНУ «Институт радиобиологии НАНБ», акт от 02.07.2010 «Особенности гормональной регуляции у ликвидаторов аварии на ЧАЭС». Биохимические критерии развития метаболического синдрома в зависимости от наличия радиационного облучения.
- Чиркин А.А., Данченко Е.О. в учебный процесс УО «Брестский государственный университет им. А.С.Пушкина», акты от 5.09.2012 г. «Об использовании в учебном процессе пособия «Биохимия: учебное руководство, М.: Мед. лит, 2010. – 624 с.» и «Об использовании в учебном процессе пособия «Биохимия филогенеза и онтогенеза: учебное пособие, Минск: Новое знание, М.: ИНФРА-М, 2012. – 288 с.». Материалы пособий применяются при проведении лекций, лабораторных занятий и организации самостоятельной работы студентов по биологической химии.
- Аршанский Е.Я. (ред.) в учебный процесс УО «Брестский государственный университет им. А.С.Пушкина», акты от 5.09.2012 г. «Об использовании в учебном процессе пособия «Химия. Контрольные и проверочные работы. Тестовые задания: учебно-методическое пособие для учителей общеобразоват. учреждений с бел. и рус. яз. обучения, Минск: Аверсэв, 2012. – 274 с.». Материалы учебного пособия применяются при проведении лекций, лабораторных занятий и организации самостоятельной работы студентов по методике преподавания химии.
- Белохвостов А.А., Аршанский Е.Я. в учебный процесс УО «Брестский государственный университет им. А.С.Пушкина», акты от 5.09.2012 г. «Электронные средства обучения химии: разработка и методика использования. – Минск: Аверсэв, 2012. – 206 с.». Материалы учебного пособия применяются при проведении лекций, лабораторных занятий и организации самостоятельной работы студентов по методике преподавания химии.
- Чиркин А.А., Толкачева Т.А. в научные исследования и производство КПУП «Витебская биофабрика, акты от 5.03.2012 и 30.05.2012 «Научное обоснование и биотехнология препаратов природного происхождения на основе биоресурсов Витебской области». Предложены «Средство для стимуляции проращивания семян ячменя» и «Средство для подавления образования продуктов окислительного стресса нейтрофильными лейкоцитами».

Международное сотрудничество:

Участие в работе международных академий:
- Российской Академии Естествознания (РАЕ), Москва – проф. Е.Я.Аршанский
- Международной Академии Естествознания, Лондон – проф. Е.Я.Аршанский
- Международной Академии наук педагогического образования (МАНПО), Москва – проф. Е.Я.Аршанский
Договор № 27/с/2013 «О сотрудничестве между Национальным педагогическим университетом имени М.П. Драгоманова и Витебским государственным университетом имени П.М. Машерова»

Материально-техническое обеспечение:

Кафедра биохимии располагает 9 специализированными учебными лабораториями.
В учебной и научно-исследовательской деятельности используется следующее оборудование: микроцентрифуга 5417С (Eppendorf) с ротором; хроматограф жидкостный "Agilent 1200"; спектрофлуориметр СМ2203 (СОЛАР, РБ); система капиллярного электрофореза «Капель»; автоматизированный модульный информационно-измерительный комплекс «Спектрофлуориметр Универон»; аппарат для получения сверхчистой воды; денситометр сканирующий ДМ 2120; лабораторные центрифуги ОПН-3 -2, ЦУМ – 2; рН-метры; фотоэлектроколориметры КФК-1 и др. Кафедра оснащена 14 персональными компьютерами.

В перспективный план оснащения кафедры и МНИЛ включено приобретение комплектующих изделий к хроматографу жидкостному "Agilent 1200"(автосамплер); прибор «УФ-видимый спектрофотометр на диодной матрице с термостатом кювет на элементах Пельтье "Agilent 8453"; прибор для электрофореза белков, ДНК и РНК в чипах Agilent Bioanalyzer 2100; газовый хроматомасс-спектрометр Agilent 6850/5975C.