Наноассоциаты воды в воде

В науке нередко возникают заблуждения, от которых обычно она самостоятельно очищается. Однако иногда этого не происходит, и заблуждения длительное время развиваются, будучи поддержаны коммерческим интересом. В данной статье мы рассматриваем это явление на примере связи, возникающей в российской науке между медицинским бизнесом и исследованиями группы академика РАН А.И. Коновалова. Здесь, возможно впервые, рассказывается о том, что обычно активно обсуждалось в кулуарах, но не выносилось на широкую публику, потому что у нас непринято и неудобно указывать уважаемым людям на элементарные вещи. Авторам пришлось преодолеть некоторый внутренний дискомфорт, чтобы написать данный текст. Однако эта ситуация, которая давно уже привлекает внимание Комиссии РАН по борьбе с лженаукой, теперь настоятельно требует публичного выступления, поскольку сомнительные выводы из вызывающих недоверие исследований группы акад. А.И. Коновалова активно используются в качестве научного обоснования «релиз-активных» лекарственных препаратов, продвигаемых в отечественное здравоохранения членом-корреспондентом РАН О.И. Эпштейном.

15 февраля 2018 года в Институте общей физики им. А.М. Прохорова РАН (ИОФ РАН) состоялся внеочередной семинар № 2057. Слушался и обсуждался доклад «Изучение сверхмалых доз. Наука и наноассоциаты» академика А.И. Коновалова (докладчик) и доктора химических наук, доцента И.С. Рыжкиной из Института органической и физической химии им. А.Е. Арбузова Казанского научного центра РАН. За два дня до доклада на сайте ИОФ РАН был опубликован следующий краткий анонс.

«Авторы доклада — физические химики. Исследование в области высокоразбавленных водных систем ведутся с 1996 года путем определения числа наночастиц различными методами в определенном объеме водной системы одним из физических методов. Наночастицы данного типа были названы "наноассоциатами". Для определения наноассоциатов применялись следующие физические методы:
— анализатор zetasizer Nano ZS (Malvern)
— dzeta — потенциал;
— прецезионная кондуктометрия;
— прецезионная тензиометрия;
— катализ;
— рН метрия;
— поляриметрия;
— пермалоевая изоляция.
В итоге показано, что образование наноассоциатов происходит, как при высоких, так и низких концентрациях, но зависит от условий».

В работе семинара приняли участие четверо членов Комиссии РАН по борьбе с лженаукой: ее председатель акад. Е.Б. Александров, проф., д.м.н. В.В. Власов, к.б.н. А.Ю. Панчин и к.б.н. Н.Н. Хромов-Борисов. Слушателей было человек сорок, из них около десятка — своеобразная «группа поддержки» выступающего. Среди них был замечен профессор МГУ В.Л. Воейков, известный разработкой псевдонаучных лекарств, которые якобы скачиваются через интернет на компьютер, где после их записи на компакт-диск им якобы можно заряжать воду, придавая ей лечебные свойства .

Источники структурированной воды

Докладчик и его соавторы в выступлении и в публикациях уверяют:

«На основе экспериментальных данных, полученных комплексом физико-химических методов (динамическое светорассеяние, микроэлектрофорез, кондуктометрия, тензиометрия, рН-метрия, диэлькометрия, поляриметрия, атомно-силовая микроскопия, УФ-спектроскопия, спектроскопия ЭПР), обнаружено неизвестное ранее фундаментальное явление: образование в водных растворах с низкими концентрациями, которые приготовлены методом последовательных серийных разбавлений, наноразмерных молекулярных ансамблей — наноассоциатов» (Коновалов, Рыжкина, 2014).

В более поздней статье группы (Сидоренко, Коновалов и др., 2017) к «наноассоциатам», размеры которых оцениваются словами «до 400 нм», добавляются более крупные структуры:

«Обнаружены также кластеры с размерами от 10 мкм до 100 мкм — гигантские гетерофазные кластеры воды (ГГКВ) [3−5] . При этом распределенные в жидкой (континуальной) фазе ГГКВ имеют время релаксации 1−2 секунды. При постоянных термодинамических условиях структура воды воспроизводится».

Одна из работ, приводимых в подтверждение существования ГГКВ, оказалась самодеятельной брошюрой под заголовком «Биологические и энергоинформационные свойства воды» (Зенин, 2007). Текст носит сугубо умозрительный эзотерический характер с уклоном в геометрическую нумерологию. Он перемежается картинками с многогранниками, якобы иллюстрирующими структуру воды, и изобилует типичными для лженауки сногсшибательными заявлениями, например: «сугубо биологическое свойство размножения, точнее редупликации клеток уже присутствует в водной среде» (как, видим, О.И. Эпштейн не первым придумал отделять свойство от его носителя и отправлять в самостоятельное существование). Цитирует автор почти исключительно самого себя, а завершается брошюра словами про «подключение к единому информационному полю материальных систем». И этот текст в статье группы Коновалова указан в качестве научного свидетельства обнаружения гигантских гетерофазных кластеров воды размером до 0,1 мм! (Кстати, как раз о таких кластерах Зенин вовсе не упоминает.)

Две другие цитируемые работы внешне выглядят научно. Они выполнены группой под руководством академика НАН Украины В.В. Гончарука, который и ввел термин ГГКВ (Успенская, 2007). Проблема, однако, в том, что они опубликованы в журнале «Химия и технология воды», который издается Институтом коллоидной химии и химии воды им. А.В. Думанского НАН Украины, а директором института (с 1988 г.) и главным редактором журнала является сам акад. В.В. Гончарук, и, следовательно, независимого научного рецензирования данные публикации не проходили.

В самих этих статьях нет прямых подтверждений существования ГГКВ — они ссылаются на предшествующие публикации группы Гончарука, а те, в свою очередь, на статью (Смирнов, Сыроешкин, 2004), авторы которой позднее работали с группой. В их статье для ГГВК еще используется авторское название — супранадмолекулярные комплексы (СНМ-комплексы). Однако вывод об их существовании был сделан по косвенным признакам — по характеру рассеяния проходящего через воду света. Кювета с водой толщиной около 1 см просвечивалась лазерным излучением, которое затем падало на экран, снимаемый бытовой видеокамерой или веб-камерой. Из сжатого видеопотока брались отдельные стоп-кадры, масштабировались в программе Adobe Photoshop с использованием бикубической интерполяции, после чего экспериментаторы ручной регулировкой яркости и контрастности добивались лучшей видимости деталей, которые трактовались как изображения супрамолекулярных структур и подсчитывались.

При такой схеме эксперимента у неоднородностей на снимках может быть много причин: шумы CCD-матрицы (в бытовых камерах первой половины 2000-х годов матрицы были очень шумными), артефакты сжатия изображений (использовались вносящие искажения форматы MPEG и JPEG), температурные неоднородности жидкости, механические вибрации. Ни в исходной, ни в последующих статьях не упоминается о проверке подобных версий.

Стоит также отметить, что статья (Смирнов, Сыроешкин, 2004) опубликована «Российским химическим журналом» в специальной рубрике «Новые идеи и гипотезы», где ей предпослана оговорка: «Напоминаем, что ответственность за выдвигаемые гипотезы несут только авторы и призываем читателей к критическому восприятию публикуемых материалов». Таким образом, и эта статья не проходила полноценного научного рецензирования.

Между тем, оптические мирконеоднородности в воде и водных растворах уже десятки лет исследуются другими авторами, в частности в ИОФ РАН. При этом основная модель, объясняющая их возникновение, связана с кластеризацией газовых нанопузырьков (бабстонов), которые спонтанно возникают в жидкости в нормальных условиях и стабилизируются присутствующими в ней ионами растворенного вещества (Шкирин, 2014; Бункин, Бункин, 2016). Эта модель объясняет существование неоднородностей как масштаба в сотни нанометров, так и масштаба в десятки микрон (Шкирин, с. 91), однако их концентрация пропорциональна концентрации растворенного электролита (Бункин, Бункин, табл. 2), а не находится с ней в обратной зависимости. Об этих и других подобных исследованиях в работах групп Гончарука и Коновалова не упоминается.

Получается, что утверждение о существовании ГГКВ размером до 100 мкм попросту не имеет никакого основания кроме смелой гипотезы, выдвинутой для объяснения спорного эксперимента. Это, однако, не мешает группе Коновалова использовать данную неподтвержденную гипотезу для объяснения еще более сомнительного утверждения о полезности «омагниченной воды»:

«Показано, что при воздействии магнитного поля на воду, природные лечебные факторы — минеральную воду и лечебные грязи изменяются их физико-химические (рН, электрическая емкость, добротность колебательного контура) и биохимические параметры (активность ферментов), что, очевидно, свидетельствует об изменении структуры содержащейся в них воды, в которой, вероятно, уменьшаются размеры гигантских гетерофазных кластеров воды и увеличивается количество более мелких кластеров» (Сидоренко, Коновалов и др. 2017).

А завершается эта статья далеко идущим обобщением явно лженаучного характера:

«Формирование наноассоциатов в высокоразбавленных водных растворах биологически активных веществ обуславливает некоторые биологические свойства этих растворов и возможно является базовым элементом, благодаря которому проявляется терапевтический эффект гомеопатических препаратов» (там же).

Отмывание научной репутации

Подобные заявления сразу же подняли на щит гомеопаты, а также разработчики «релиз-активных» лекарственных препаратов под руководством О.И. Эпштейна (Эпштейн, 2017). Подробности изложены в статье «“Релиз-активность” Эпштейна и пути ее преодоления» в данном выпуске бюллетеня (Хромов-Борисов, Архипов, Кувакин, 2018).

В другой работе А.И. Коновалов с сотрудниками изучали «самоорганизацию и физико-химические свойства водных растворов антител к интерферону-гамма в сверхвысоком разведении». Статья опубликована в «Докладах Академии наук» (Рыжкина и др., 2015), что не делает чести этому изданию, которое когда-то считалось одним из наиболее авторитетных в России. Эти антитела (АТ) составляют основу лекарственного средства «Анаферон», которое производит ООО «НПФ Материя Медика Холдинг» О.И. Эпштейна. Авторы утверждают, что:

«…для формирования самоорганизующейся дисперсной системы на основе сверхразбавленного раствора с концентрацией АТ на рубеже числа Авогадро уже не требуется ни молекул АТ, ни внешних физических полей, а необходима только процедура последовательного серийного разведения растворов из исходного раствора АТ с концентрацией 1⋅10–3 г/л (≈1⋅10–8М) и свежеприготовленной бидистиллированной воды. По мнению некоторых исследователей, растворы биомолекул с большой молекулярной массой способны излучать низкочастотные электромагнитные волны, следствием чего, вероятно, может стать наблюдаемое явление образования нанообъектов в сверхразбавленных растворах АТ, выдержанных как в естественных условиях, так и в условиях пониженного уровня внешних физических полей».

В той же статье открыто обсуждаются свойства чисто гомеопатических разведений, «соответствующих расчетным концентрациям 1⋅10−25, 1⋅10–59 и 1⋅10–99 г/л». Группы И.О. Эпштейна и А.И. Коновалова перекрестно ссылаются друг на друга, в результате чего возникает иллюзия научной обоснованности их утверждений. Результатом такого «отмывания» репутации гомеопатии и «релиз-активности» становятся ошибочные решения, принимаемые медицинскими регуляторами на государственном уровне. Так, Минздрав РФ не просто разрешил применение «Анаферона» в отечественной медицине, но и ввел его в семь стандартов специализированной медицинской помощи (см. Хромов-Борисов, Архипов, Кувакин, 2018).

К сожалению, руководитель семинара в ИОФ РАН запретил присутствующим обсуждать медицинские аспекты наноассоциатов и тем самым понизил градус дискуссии.

Наноассоциаты против термодинамики

Предлагаем читателям поразмышлять вместе с нами над следующими мысленными экспериментами, при помощи которых можно попытаться проверить идею о возникновении наноpазмеpныx молекулярных ансамблей (наноаccоциатов), пропагандируемую акад. Коноваловым и его сторонниками. Предположим, что есть активное вещество А и чистая жидкая вода при комнатной температуре. Разводим А в чистой воде и обнаруживаем, что часть молекул H2O связывается друг с другом, образуя огромную «супрамолекулу» (наноассоциат), где молекулы воды могут удерживаться исключительно межмолекулярными (нековаленными, в основном водородными) связями. Такое может произойти, если вещество А окажет очень сильное воздействие на молекулы воды, заставит их прекратить свое хаотическое движение и сцепиться друг с другом.

Зададимся вопросом: что произойдет с их энергией? Возможны три варианта. Первый — энергия наноассоциата останется такой же, как и была у тех молекул, которые его образовали. Но это значит, что образование такого наноассоциата возможно и в отсутствии вещества А. Этого не происходит, и, значит, совокупная энергия наноассоциата должна стать меньше или больше. Логично предположить, что раз молекулы воды связались в устойчивое образование, то они стали двигаться медленнее, их энергия стала меньше, и часть ее была передана веществу А. Такое в принципе возможно, но тогда необходимо постоянное присутствие вещества А рядом с наноассоциатом (скорее всего внутри него), поскольку именно его влияние должно изменять электронные конфигурации молекул воды, понуждая их объединяться в один большой ассоциат. Если же вещество А убрать, наноассоциат должен развалиться. Так что при разбавлении этой системы водой, ограниченное количество вещества А не сможет постоянно «порождать» новые наноассоциаты. Аналогичные рассуждения можно провести и для случая, когда энергия молекул наноассоциата возросла за счет энергии, которую отдало на его образование вещество А. Ведь если эти наноассоциаты могут образовываться без вещества А, то откуда берется энергия? Спонтанное образование высокоэнергетичных состояний вещества означало бы, что теплоту можно передавать от менее нагретого тела к более нагретому. И как же тогда быть со вторым началом термодинамики?

Здесь сторонники гомеопатии скажут, что они не просто растворяют вещество А, а «потенцируют» его, интенсивно встряхивая растворы, а членкор О.И. Эпштейн подтвердит, что именно в процессе «потенцирования» рождается «релиз-активность»! Мы трясем раствор и передаем эту энергию. Да, тряся пробирку с водой, ее можно нагреть. Но что потом? Вода остынет и наноассоциаты развалятся, даже если бы они и образовались. (Заметим, что идея странная, значит, и при нагревании в чайнике тоже начнут образовываться наноассоциаты?) Можно продолжить эти рассуждения, но даже студенту, владеющему материалом курса общей физики ясно, что такого быть не может. Если бы наноассоциаты акад. Коновалова действительно могли существовать при удалении из раствора активного вещества, то неизбежно нарушались бы первое и второе начала термодинамики.

По окончании доклада А.И. Коновалов не смог ответить на вопрос, является ли реакция образования наноассоциатов воды эндотермическим или экзотермическим процессом. Не проверял он и баланса тепла и масс в таких реакциях.

Не смог он ответить и на вопрос о стехиометрических соотношениях между количеством (концентрацией) молекул растворенного вещества и количеством образующихся из молекул воды наноассоциатов. По А.И. Коновалову, происходит удивительное явление: наноассоциаты наблюдаются только при сверхмалых концентрациях растворенного активного вещества, когда его молекулы расположены далеко друг от друга. Но тогда необходимо предположить некое дальнодействие молекул вещества, вызывающее образование наноассоциатов на расстоянии. Возникает вопрос: как далеко в пространстве распространяется это влияние? И обязательно ли молекуле активного вещества находиться в том же сосуде, где она порождает наноассоциаты или даже в том же помещении? Звучит абсурдно, но подобный абсурд развивал в свое время доктор химических наук В.И. Слесарев, утверждавший, вместе с нынешним действительным членом РАН от медицины А.В. Шабровым, что им удалось обнаружить новое физическое «явление аквакоммуникации — способность воды воспринимать, сохранять, передавать и терять уровень организованности материального объекта, с которым она взаимодействует». Подробнее см. (Архипов, 2013).

Чистой воды грязные эксперименты

Авторы доклада утверждают, что наблюдали изменения концентрации водородных ионов (рН) при манипуляциях со сверхразбавленными растворами. В этой связи в дискуссии прозвучало справедливое замечание-вопрос о тонкостях измерения рН в водных растворах, находящихся на открытом воздухе, ибо известно, что при нахождении в помещении растворы насыщаются углекислым газом из окружающего воздуха и подкисляются. Чтобы избежать этого через растворы обычно долго прокачивают азот или вообще работают в атмосфере азота. Докладчик заверил, что они так и делают, хотя ни в докладе, ни в статьях об этом не сказано ни слова.
Авторы измеряли поверхностное натяжение своих растворов. Однако для обеспечения надежности таких измерений применяют силикатирование всей лабораторной посуды, чтобы сделать ее поверхности несмачиваемыми (водоотталкивающими). Вразумительного ответа на это соображение от докладчика не последовало.
Аналогичная судьба ждала и вопрос о загрязнениях. Дело в том, что в дистилляте будут примеси, даже если он будет очень чистым. Причем в гораздо большей концентрации, чем 10−18. Непонятно, почему эти примеси не влияют на порождение наноассоциатов.

Естественным также был бы вопрос об определении концентрации наноассоциатов воды в воде. В публикациях авторы говорят о «расчетных концентрациях». Это означает, что они не могут экспериментально определить концентрацию растворенного вещества и концентрацию наноассоциатов. На вопрос, нельзя ли как-то сконцентрировать наноассоциаты, например, путем выпаривания растворителя или, фильтруя через нанопористые мембраны, внятного ответа не последовало.
Вопрос этот предельно важен, ибо гомеопаты и авторы идеи о «релиз-активности» забывают (или умалчивают), что после смачивания 3 мг лактозы антителами в концентрации 10−15 нг на 1 г лактозы препараты высушиваются, и никто почему-то не задумывается о судьбе наноассоциатов или пресловутой высвобождаемой «релиз-активности» после такой процедуры.

Отдельно можно привести критику оптических измерений, при помощи которых делается вывод о существовании наноассоциатов и дается оценка размера новообразований. Не вдаваясь в детали метода, можно сказать, что основной вопрос — это допустимость применения коммерческих приборов, определяющих размеры микрочастиц в воде на основе рассеяния света. Студенту-физику понятно, что рассеяние света возникает, когда в среде есть неоднородности. Это могут быть неоднородности показателя преломления, когда в воде находятся шарики из прозрачного на данной длине волны вещества, обладающего отличным показателем преломления, или из-за поглощения. В таком случае шарики должны поглощать свет. Если шарики неподвижны, то картина будет статической, если двигаются, картина будет меняться. Скорость изменения картины будет зависеть от скорости движения частиц, а интенсивность рассеянного света от количества, размеров и отличия от воды по оптическим параметрам (показателям преломления и поглощения). Вопрос: откуда такие изменения возникнут у наноассоциатов? Они могут появиться, если у них имеются сильные резонансы поглощения в ультрафиолетовой области за счет изменения электронных уровней и резонансы в ближней инфракрасной области, за счет появления новых сильных колебательных переходов. И тогда наноассоциаты можно было бы легко обнаружить методами спектроскопии поглощения.

Наноассоциаты участникам семинара продемонстрировали на фотографии, полученной с помощью электронного микроскопа. От прямого ответа на вопрос о размерах сферических объектов, изображенных на снимке, докладчик ушел. В конце лекции один из присутствующих (по-видимому, специалист по электронной микроскопии) отметил, что изображенные сферические объекты — артефакт. В электронном микроскопе создают вакуум, и вода испаряется, изучать водные растворы под электронным микроскопом не удастся. Это замечание натолкнулось на бурные неодобрительные выкрики «группы поддержки», после чего докладчик сообщил, что представленная фотография получена какими-то другими учеными. Тему замяли.

Из реплик «группы поддержки» мы узнали, что эффект образования наноассоциатов возникает не со всеми, а лишь с некоторыми соединениями. Это утверждение приводилось как аргумент в пользу того, что эффект не связан с систематической ошибкой эксперимента (вроде загрязнения образцов), раз не всегда проявляется. Как будто ошибка или определенное загрязнение образца обязаны присутствовать всегда. В действительности, это означает, что нам показали лишь ту часть экспериментов, «которые получились», а отрицательные эксперименты, не вписывающиеся в заявленную картину, были отброшены. Называется это эффектом картотеки (file-drawer effect). Еще одним доводом «группы поддержки» стало то, что, якобы, есть и независимые слепые эксперименты с похожими результатами. Но само это замечание указывает на то, что в течение всего доклада нам рассказывали про эксперименты, которые не были слепыми. Результаты слепых экспериментов, сделанных независимыми группами, нам почему-то так и не показали. Более того, было сказано, что они не опубликованы. Зарубежный автор одного из них якобы все подтвердил, но решил не связываться с темой сверхмалых доз. Иными словами, самый главный довод куда-то пропал.

В целом семинар оставил печальное впечатление. Порадовал только анекдот, который рассказал известный физик академик Роберт Арнольдович Сурис. История была такой: группа исследователей обнаружила, что ДНК обладает неким аномальным магнитным свойством, и выдвинула гипотезу, что это свойство помогает ДНК кодировать информацию (как на магнитной ленте). В итоге оказалось, что при подготовке препаратов использовался стальной нож, частицы с поверхности которого и загрязняли образцы.

«Феномен Коновалова» — парадокс и загадка. Он известный специалист по супрамолекулярной химии. Это высший пилотаж органического синтеза. Самый известный пример — катенаны: две кольцевые молекулы, которые вдеты одна в другую, то есть удерживаются чисто механически. Разъединить их можно, лишь разорвав ковалентную связь в одной из них. А.И. Коновалов уверяет, что он сотрудничает с создателем этой области химии нобелевским лауреатом Жаном-Мари Леном. Можно по-разному относиться к наукометрическим показателям, тем не менее, у Коновалова они впечатляющие: у него более 1000 статей, более 6 тысяч цитирований, индекс Хирша превышает 40. Однако, согласно РИНЦ, его работы про наноассоциаты никем не цитируются, кроме его самого и Эпштейна. Хотя на семинаре его сотрудники утверждали обратное.

Итак, мы видим, что к методологии экспериментов акад. Коновалова и коллег есть очень много вопросов. Авторы даже не удосужились критически проанализировать, насколько их заключения согласуются с основными принципами теории растворов и химической термодинамики. Самое главное, что в выступлениях и публикациях А.И. Коновалова и его коллег нет сколько-нибудь убедительных доказательств того, что нанообразования, которые они наблюдают, являются ассоциатами именно молекул воды, а не каких-то неконтролируемых включений (контаминантов). О том, как легко внести в пробирку загрязнения, напомнил на семинаре Александр Панчин. Например, молекулы ДНК присутствуют в жировых отпечатках пальцев на лабораторной посуде.

Доверяя, проверяй

Под занавес член Комиссии РАН по борьбе с лженаукой Н.Н. Хромов-Борисов выступил с предложением, которое, по его мнению, должно было примирить все спорящие стороны. Он предложил создать рабочую группу из непредвзятых экспертов химиков и физиков, которые посетили бы лабораторию А.И. Коновалова, чтобы в присутствии и при участии ее сотрудников тщательно проверить самые яркие заявления группы. В ответ на это некоторые члены «группы поддержки» начали протестовать — дескать, придут клоуны и всю науку испортят. Увы, это уже совсем не похоже на честный научный поиск.

Критика подобных работ обычно остается в кулуарах — как-то неудобно указывать уважаемым людям на элементарные вещи. И все же, если этого время от времени не делать, массив слабых и откровенно псевдонаучных работ нарастает и постепенно формирует внушительную лженаучную платформу, подкрепленную диссертациями и сотнями публикаций, в орбиту этой деятельности вовлекаются молодые ученые, которые в противном случае могли бы приносить пользу науке, а государственные органы оказываются дезориентированы и могут совершать опасные ошибки. Так что рано или поздно приходится преодолевать ограничения научной деликатности и открытым текстом говорить о новом наряде короля.

Это коллективный текст, подготовленный мной и еще четырьмя членами Комиссии по борьбе с лженаукой и фальсификацией научных исследований РАН. Текст опубликован в Бюллетенне "В защиту науки" № 21. Там же ссылки на источники: http://www.ras.ru/digest/fdigestlist/bulletin.aspx.

Авторы: М.В. Архипов, Н.Н. Хромов-Борисов, А.Ю. Панчин, В.В. Власов, А.Г. Сергеев

Вам также может понравиться