Серебряная пуля в арсенале агропрома

- Когда в 2012 году мне предложили заняться проблемой применения серебра в растениеводстве, я, помнится, про себя подумал: «Неужели серебром, благородным металлом, можно обрабатывать поля? Фантастика какая-то», - говорит Юрий Крутяков, заведующий лабораторией функциональных материалов для агропромышленного комплекса химфака МГУ и гендиректор инновационной компании «Нанобиотех» - резидента ИЦ «Сколково». - Тем не менее мы приступили к исследованиям и синтезировали вещество, которое до сих пор удивляет своими свойствами. Оно одновременно стимулирует ростовые процессы, укрепляет иммунитет и защищает растения от фитопатогенных грибов и бактерий. И, как следствие, повышает урожайность.

В доказательство своих слов Юрий приводит результаты полевых испытаний «Зеребра Агро». Тестируя «серебряную» дисперсию, специалисты из Кубанского государственного аграрного университета добились прибавки урожая картофеля сорта «Адретта» на 29,7%. Во Всероссийском НИИ масличных культур имени В. С. Пустовойта собрали на 11,2% больше подсолнечника гибрида «Факел». На 16,1% больше выросло гороха сорта «Аннушка» в Красноярском НИИ сельского хозяйства. А плодоносность яблонь сорта «Мартовское» в опытных садах ВНИИ садоводства имени И. В. Мичурина повысилась на 32,1%.

- Похожие результаты были получены в других профильных НИИ на широком спектре сельхозкультур: пшенице, ячмене, гречихе, сое, рапсе, рисе, сахарной свекле и других, - продолжает Юрий Крутяков. - При прочих равных условиях использование «Зеребра Агро» повышает урожайность на 8-30 процентов в зависимости от вида культуры. Обработанные растения лучше переносят засуху и заморозки, что особенно актуально для России, большинство посевных площадей которой находятся в зоне рискованного земледелия, где легко потерять весь урожай из-за капризов природы.

Государственную регистрацию препарат получил в июле 2014 года. Сегодня им обрабатывается свыше двух миллионов гектаров сельхозугодий страны. В планах компании на 2019 год - увеличить эту площадь в полтора-два раза.

«Серебряная» дисперсия синтезируется из отечественных компонентов на перестроенной и переоборудованной еще советской базе ядохимикатов, расположенной под Оренбургом. Сорок процентов продукции экспортируется в близлежащие Казахстан, Узбекистан и Туркменистан, в Юго-Восточную Азию - во Вьетнам, Республику Корея и Китай и через океан - в Эквадор, Чили, Колумбию и Панаму.

Схема действия «средства защиты растений»

Предоставлено Ю. Крутяковым.

Модифицированная диссертация

- Классическая стартаперская история про автора наукоемкой идеи, обивающего пороги венчурных фондов и наконец-то получающего заветные инвестиции, - не про меня, - рассказывает Юрий Крутяков. - Как-то весенним утром 2012 года, когда я шел в лабораторию, раздался звонок от неизвестного мне абонента. Это был директор ВНИИ агрохимии имени Прянишникова, академик Виктор Гаврилович Сычев, который предложил мне провести встречу с участием специалистов группы компаний «АгроХимПром», на протяжении двадцати лет успешно занимавшейся производством и реализацией пестицидов. Они изучили мою кандидатскую диссертацию и предлагают реализовать изложенные в ней идеи в агрокомплексе. Так началось наше плодотворное сотрудничество.

«Синтез, люминесцентные и антибактериальные свойства наночастиц серебра» - так называется диссертация Юрия Крутякова, которую он защитил в 2008 году на химфаке МГУ. Описывая актуальность работы, Юрий отмечал, что благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам «наночастицы серебра служат материалом для создания электронных, оптических, сенсорных устройств нового поколения», а давно известная противомикробная и ранозаживляющая активность позволяет их «использовать в качестве антибактериальных агентов местного применения». Например, «препараты (типа колларгола) на основе коллоидного серебра, предложенные в 1897 г. немецким хирургом Б. Креде, хорошо зарекомендовали себя в медицине и используются по сей день». Аспиранта Крутякова интересовали две вещи: «разработка эффективных и простых методов синтеза химически модифицированных наночастиц серебра» и «поиск новых областей их применения в флуоресцентной спектроскопии и медицине».

- В нашем случае коллоидное серебро - это водный раствор (заменить воду может любой другой растворитель), содержащий взвесь частиц серебра, - объясняет Юрий. - Чтобы частицы не слиплись и не выпали в осадок, их поверхность необходимо химически модифицировать или, другими словами, стабилизировать. Работая над диссертацией, я обнаружил, что если частицы модифицировать хлоридом бензилдиметил[3-миристоиламинопропил]аммония, в быту известном как антисептическое средство мирамистин, то антибактериальные свойства полученного вещества в десятки раз превзойдут свойства серебра и мирамистина по отдельности. Идея разработки средства защиты растений (СЗР) была аналогичной - научиться синтезировать серебряные частицы определенных размеров и концентраций, модифицированных таким биологически активным веществом, чтобы их совместное взаимно усиливающее действие было губительно для фитопатогенов (микроорганизмов, вызывающих болезни растений. - «Стимул») и полезно для роста и развития культурных растений. Искомым веществом стал гидрохлорид полигексаметиленбигуанида - полимер с обеззараживающими свойствами, широко используемый в косметике, медицине и пищевой промышленности.

Альберт Денисов, председатель совета директоров ГК «АгроХимПром». Фото: 

ГК "АгроХимПром".

Инвестором научных исследований стал Альберт Денисов, председатель совета директоров ГК «АгроХимПром». Выбор рискованного инновационного пути развития он объясняет тремя причинами:

- Во-первых, было очень интересно. Во-вторых, это единственная возможность преуспеть в условиях нарастающей консолидации российского агрорынка. В-третьих, мы знали, что пестицид на основе серебра пытаются разработать несколько мультинациональных компаний. Но добиться устойчивости состава и стабильности действия у них не получилось. А у команды химфака МГУ - очень даже.

Контролируемый стресс

Вместо непопулярного ныне латинского слова «пестицид» (от pestis - зараза и caedo - убивать) все чаще употребляют благозвучное «средство защиты растений» (СЗР). Так называют широкий класс веществ, без которых человечество при сегодняшнем уровне роста популяции не смогло бы себя прокормить. В зависимости от выполняемых задач пестициды делятся на группы: инсектициды уничтожают вредных насекомых, бактерициды (антибиотики) - бактериальные инфекции, фунгициды противостоят грибковым заболеваниям, гербициды - сорной растительности и так далее. Наиболее эффективными и экономически выгодными считаются пестициды химического происхождения, что нельзя сказать о выгоде экологической, хотя темпы синтеза все более безопасных препаратов с каждым годом увеличиваются.

Обновлению арсенала химических СЗР способствует еще один фактор - появление вредителей и фитопатогенов, выработавших устойчивость к еще недавно смертельным для них веществам и порождающих еще более живучее потомство. Применение модифицированного серебра открывает новые возможности.

- Будучи формально тяжелым металлом, серебро, в отличие, например, от ртути, кадмия, свинца и других токсичных для всего живого элементов, в небольших количествах абсолютно безопасно для растений, теплокровных животных и человека, - объясняет Юрий Крутяков. - Причина заключается в химическом родстве, схожести устройства атомов и ионов серебра и меди. Медь участвует в синтезе многих жизненно важных белков, ее внутриклеточная концентрация строго регулируются определенными метаболическими механизмами, которые также оказались способны контролировать содержание серебра, выводя из клетки его избыточное количество. Столь надежных механизмов регуляции серебра большинство болезнетворных грибов и бактерий не имеют и маловероятно, что когда-либо обретут.

Закрепляясь на поверхности клетки фитопатогена, частица серебра начинает окисляться, высвобождая ионы Ag+. Они-то и делают основную работу - блокируют функции мембранных белков, нарушая дыхание микроорганизма и вызывая его гибель. В случае «Зеребра Агро» уничтожать патогенов-вредителей серебряным частицам помогает биологически активный полимер.

- Поначалу от своего препарата мы ожидали ярко выраженного фунгицидного (противогрибкового) действия, - вспоминает Крутяков. - Но результаты первых опытов  in   vitro  в чашках Петри нас разочаровали: «Зеребра» подавляла патогенную грибковую флору, но не столь активно, чтобы составить конкуренцию существующим фунгицидам. Решающую роль сыграли полевые эксперименты на базе ВНИИ агрохимии имени Прянишникова.

Замедление старения, стимуляция роста и контролируемый умеренный окислительный стресс - три основных физиологических процесса, которые запускают частицы коллоидного серебра в организме растения. Выделяемые ими ионы Ag+ блокируют работу мембранных белков - рецепторов этилена - фитогормона старения, ускоряющего созревание и опадение плодов, увядание цветов и листьев. Активность этилена уменьшается, что ведет к накоплению ауксина - растительного гормона роста.

Дезактивируя и другие ферменты, понижающие концентрацию ауксинов, ионы серебра провоцируют растение к форсированному развитию и накоплению биомассы, а заодно продлевают ему жизнь.

Частично ингибируя антиоксидантные фитоферменты, ионы Ag+ вызывают и окислительный стресс - универсальный механизм самозащиты растений. Избыток возникающих при этом активных форм кислорода растение использует для борьбы с болезнями. А накапливающийся пероксид водорода вызывает закономерное увеличение экспрессии генов, отвечающих за синтез стрессовых белков, повышающих выносливость организма к перепадам температур и засухе.

- Очень важно уметь контролировать уровень окислительного стресса, чтобы он не стал запредельным, не угнетал, а наоборот, стимулировал рост и развитие растения, - отмечает Юрий. - Достигается это подбором оптимальных концентраций частиц и их стабилизатора в препарате, а также благодаря специфике их окисления: ионы Ag+ образуются не сразу, а постепенно, воздействуя мягко и в течение длительного времени. Таким образом мы вводим растение в режим полезного стресса, когда оно активно борется за свое место под солнцем: противостоит вредным микроорганизмам и усиленно питается, усваивая больше влаги, необходимых макро- и микроэлементов, солнечного света. Эти неожиданные компетенции - подавлять болезнетворную флору не столько напрямую, сколько опосредованно, через активацию фитоиммунитета - являются основным конкурентным преимуществом препарата.

Участок поля яровой пшеницы КФК «Люфт» в Омской области обработанный «Зеребра Агро»

Предоставлено Ю. Крутяковым.

Преодолевая скепсис

- Осознание экологических рисков заставляет многих сельхозпроизводителей уменьшать количество используемых химических СЗР, - рассказывает Юрий Крутяков. - Альтернативой являются биопрепараты, созданные из живых микроорганизмов или продуктов их метаболизма, а также всевозможных растительных вытяжек, способных напрямую или конкурентно подавлять развитие возбудителей болезней растений. Но достичь действительно массового применения биологических СЗР пока не получается. Главная причина - недостаточная стабильность их действия. Микробиологи и фитопатологи шутят, что если вы используете в своем хозяйстве «живой» биопестицид, то буквально к каждому его флакону должен быть приставлен эксперт, как минимум кандидат биологических наук. Слишком много внешних факторов следует учесть, чтобы добиться приемлемых результатов. Наш препарат вобрал в себя достоинства и химических, и биологических СЗР - он стабилен в своем действии и безопасен в применении. Нормы его внесения совсем небольшие, всего 100-150 миллилитров на гектар, при содержании серебра в препарате 500 миллиграммов на литр. Количество серебра, попадающего в почву, в сотни раз меньше естественного его содержания. К тому же частицы серебра адсорбируются глинистыми и гуминовыми компонентами почвы, становятся неактивным.

Продажи «Зеребра Агро» стартовали весной 2015 года с прицелом на крупных сельхозпроизводителей плодородного Юга России. Но первые масштабные закупки были сделаны аграриями из Сибири и с Дальнего Востока.

- Крупнейшие российские агрохолдинги долго не воспринимали нас всерьез, - вспоминает Юрий. - Уж слишком они избалованы вниманием мультинациональных компаний - производителей пестицидов. На продукцию новых отечественных инновационных компаний они смотрят с недоверием. Тем более что за последние десятилетия российские производители не представили ни одного оригинального препарата, не создали ни одного производства по синтезу действующих веществ, а только - в лучшем случае - по формуляции из импортируемых активных и вспомогательных компонентов. И тут из ниоткуда появляемся мы с оригинальным препаратом и собственным синтезом - первоначальный скепсис в наш адрес вполне понятен. Сейчас, по прошествии четырех лет, ситуация в корне меняется: с нами начинают работать лидеры аграрного рынка России, например Агрокомплекс имени Ткачева.

Другая ситуация у фермера из Сибири, который не может похвастаться рекордными урожаями, и у которого зачастую хватает средств только на закупку семенного материала и горюче-смазочных материалов, а на защиту растений остаются крохи, - продолжает Юрий. - Он не может себе позволить фунгицид по цене от двух тысяч рублей за гектар обработки, а вот купить «Зеребра Агро» по 350 рублей за гектар в сезон ему по силам. Хотя мы всегда советуем использовать одновременно и то и другое, понижая дозировку фунгицида, но не отменяя его полностью. При совместном внесении коллоидное серебро и химические пестициды взаимно усиливают друг друга, поэтому количество последних можно существенно снизить - в два-три раза, до нижней границы по регламенту, что весьма выгодно с финансовой и экологической точки зрения.

Картофель после обработки.  ООО «Кисловское» Томская область

Предоставлено Ю. Крутяковым.

«Зеребра» по-испански

Подготовка к выходу на международные рынки началась с момента рождения препарата. К настоящему времени «Зеребра Агро» уже прошел или еще проходит регистрацию в 15 государствах мира, включая страны СНГ, ЕС, Юго-Восточной Азии и Латинской Америки. Вся интеллектуальная собственность оформлена на компанию Юрия Крутякова «Нанобиотех» - резидента «Сколково».

- Спасибо Российскому экспортному центру, - говорит Крутяков. - Нам оказали серьезную финансовую и экспертную поддержку в части патентования наших разработок за рубежом, участия в профильных выставках, компенсации транспортных расходов. Без РЭЦ нам было бы существенно сложнее.

Первыми достоинства серебряного СЗР оценили государства Центральной Азии. На сегодняшний день «Зеребра Агро» обрабатывается 30% посевных площадей Туркмении. Увеличить эту цифру как минимум до 50%, по словам Юрия Крутякова, планируется в ближайшие год-два. В Казахстане и Узбекистане реализацией препарата занимаются лидеры рынка, крупнейшие в своих странах производители и поставщики СЗР  -  компании «Астана-Нан» и IFODA.

В 2018-2019 годах были подписаны контракты на поставку «Зеребра Агро» во Вьетнам и Южную Корею, Эквадор и Чили. В начале нынешнего года тестовые партии коллоидного серебра отправлены в Панаму, Колумбию, Турцию и Китай. Ведутся переговоры с бразильскими и парагвайскими продавцами средств защиты растений.

- Мы адаптируем название препарата под культурные и языковые особенности разных стран, - говорит Юрий Крутяков. - Например, в Республике Корея он называется «Унби» (Eunbi), потому что в местном алфавите нет буквы «р», и было бы жестоко заставлять корейских фермеров произносить «Зеребра Агро». Только в Латинской Америке нам не пришлось придумывать ничего нового. Там «Зеребра» произносят как «Сере́бро» (Сerebro), что по-испански значит мозг, разум, рассудок. Ассоциации с умными частицами серебра нравятся испаноязычным аграриям.