Preview

Российские нанотехнологии

Расширенный поиск
Том 13, № 5-6 (2018)
Скачать выпуск PDF

ОБЗОР

3-25 434
Аннотация
В работе изложен новый подход к магнитной нанотераностике, основанный на активации магнитных наночастиц (МНЧ) негреющим низкочастотным магнитным полем. Дан краткий обзор и сравнительный анализ электромагнитных биомедицинских технологий, реализуемых в низкочастотных негреющих и радиочастотных греющих магнитных полях. Показано, что активация МНЧ негреющими магнитными полями обладает рядом преимуществ перед активацией греющими, а именно: большей универсальностью и проникающей способностью в ткани, легкостью дозирования и контроля, большей локальностью и безопасностью, возможностью достижения молекулярной селективности, более низкой стоимостью. Совокупность развиваемых и запатентованных нами методов может составить технологическую платформу низкочастотной магнитной тераностики нового поколения, гораздо более эффективной и с большим числом опций, чем традиционные радиочастотные.
26-31 118
Аннотация
Одновременно с ростом глобального рынка углеродных наноматериалов, в том числе одностенных углеродных нанотрубок (ОУНТ), растет число лиц, потенциально экспонированных к аэрозолю углеродных нанотрубок. Для ускорения процесса оценки токсичности ОУНТ перспективными станут системы in vitro. За последнее десятилетие проведено изучение токсического действия ОУНТ на разных типах культур клеток, однако результаты противоречивы. В ряде исследований прослеживается дозозависимая степень проявления таких эффектов, как цитотоксичность, снижение жизнеспособности клеток, ингибирование клеточной пролиферации, апоптоз, высвобождение оксида азота, оксидативный стресс, снижение уровня антиоксидантов. Некоторые исследователи сообщили о незначительном цитотоксическом действии либо об отсутствии цитотоксичности ОУНТ на разных культурах клеток. Данные по сравнительной токсичности ОУНТ и МУНТ на сегодняшний день носят разнонаправленный характер. Одни исследователи обнаружили, что ОУНТ обладают большей цитотоксичностью, другие сообщили об отсутствии выраженных токсических эффектов для обоих типов УНТ. Оптимальный метод диспергирования ОУНТ для тестов in vitro с сохранением стабильности дисперсии остается одной из важных методологических проблем.

НАНОСТРУКТУРЫ, НАНОТРУБКИ

32-41 124
Аннотация
Методами электронной микроскопии и РФЭС показано, что структура углеродного материала (углеродных нановолокон, УНВ, и углеродных нанотрубок, УНТ) влияет на электронное состояние и размеры нанесенных платиновых частиц, которые обладают высокой каталитической активностью в гидрировании ацетилена. Увеличение содержания платины в катализаторах Pt/УНВ от 0.075 до 0.3 % Pt приводит к повышению активности катализаторов и уменьшению селективности реакции по этилену, что связано с уменьшением дисперсности наночастиц платины. Методом РФЭС обнаружено, что платина на поверхности УНТ в среднем находится в более окисленном состоянии, чем при ее закреплении на поверхности УНВ. Регистрация наличия значительной концентрации атомов хлора, оставшегося в носителях после приготовления катализаторов, позволяет связать появление окисленных состояний платины с различиями в количестве и природе центров их стабилизации на поверхности углеродных наноматериалов. Кроме того, для системы Pt/УНТ установлено, что часть платины находится внутри каналов углеродных нанотрубок. Наблюдаемые различия в состоянии платиновых наночастиц, нанесенных на УНТ и УНВ, оказывают влияние на селективность действия катализаторов. Так, селективность по этилену катализаторов 0.075 % Pt/УНТ выше, чем селективность катализатора 0.075 % Pt/УНВ. Это может быть связано с различной электронной структурой платины в катализаторах, а также, вероятно, с более быстрой кнудсеновской диффузией ацетилена в каналах УНТ по сравнению с этиленом.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ НАНОМАТЕРИАЛЫ

42-47 61
Аннотация
Изучена сольватация и подвижность ионов лития в катионообменных мембранах на основе полиметилпентена и сульфированного полистирола с различной степенью прививки в зависимости от состава внедренных в полимерную матрицу органических растворителей. Показано, что наибольшей ионной проводимостью при комнатной температуре (30 °C) характеризуются наиболее сольватированные мембраны, содержащие диметилсульфоксид (σ = 1.31∙10–4 См/см, для полимера со степенью прививки 78 %). Мембраны, содержащие диметилформамид, характеризуются постоянством фазового состава в широком интервале температур и наибольшей ионной проводимостью при отрицательных температурах (σ = 9∙10–6 См/см при –20 °С для полимера с СП = 78 %).

КОНСТРУКЦИОННЫЕ НАНОМАТЕРИАЛЫ

48-53 58
Аннотация
В ходе работы проведено высокотемпературное жидкофазное вакуумное спекание нанокристаллической композиции VC0.40O0.53–Cсвоб с различным содержанием никеля. На основе данных рентгенографических исследований и растровой электронной микроскопии с учетом сведений энергодисперсионного анализа предложена схема процесса и определены его количественные параметры в зависимости от состава исходных смесей.

НАНОБИОЛОГИЯ

54-61 85
Аннотация
Исследовано влияние биокомпозитов селена, полученных из лекарственных макробазидиомицетов Ganoderma lucidum, Grifola umbellata, Laetiporus sulphureus, Lentinula edodes, Pleurotus ostreatus, на жизнеспособность и способность к биопленкообразованию фитопатогенной грамположительной бактерии Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus (Cms). Показано снижение жизнеспособности бактериальных клеток в результате инкубации с биокомпозитами. Установлено определяющее влияние селенового компонента композитов на изучаемую биологическую активность. Обнаружена зависимость антимикробного действия селенсодержащих опытных образцов от биологического вида гриба. Максимальной активностью обладали биокомпозиты на основе внеклеточных метаболитов Lentinula edodes, Ganoderma lucidum. При добавлении биополимерных образцов грибного происхождения к бактериальной суспензии способность Cms к биопленкообразованию различалась в зависимости от вида биокомпозита, в ряде случаев существенно снижалась.
62-66 94
Аннотация

Проведена оценка влияния различных концентраций наночастиц Ag, TiO2 и SiO2 на прорастание конидий фитопатогенного гриба Bipolaris sorokiniana и рост мицелия ксилотрофных грибов Pleurotus ostreatus и Neonothopanus nambi.

Установлено, что уменьшение доли проросших конидий фитопатогенного гриба и снижение скорости роста мицелия ксилотрофных происходит при относительно высоких концентрациях наночастиц серебра. Соответствующие величины ЕС50 для Bipolaris sorokiniana, Pleurotus ostreatus и Neonothopanus nambi составили 30, 14 и 31 мг/дм3 соответственно. Влияния различных концентраций наночастиц TiO2 и SiO2 на исследуемые культуры грибов не выявлено.

Таким образом, выявленное негативное влияние наносеребра на рост грибов при высокой его концентрации, нехарактерной для объектов окружающей среды, и отсутствие такого влияния наночастиц диоксида титана и диоксида кремния свидетельствует о высокой устойчивости мицелиальных форм организмов к воздействию техногенных наночастиц.

НАНОФОТОНИКА

67-75 91
Аннотация
Разработан уникальный метод «самосборки» мультислойных мультихромных молекулярных кристаллов из трех полиметиновых красителей различного строения, поглощающих свет в широком спектральном диапазоне. В основе метода лежит формирование в водном растворе анионных платформ J-агрегатов магниевых комплексов тиамонометинцианинов с последующим матричным синтезом на поверхности платформ J-агрегатов двух катионных триметинцианинов. Исследованы спектральные, люминесцентные и фотоэлектрические свойства полученных мультихромных кристаллов красителей. Показано, что каждый из получаемых мультихромных органических кристаллов является многослойным фотоэлементом, который обладает фотопроводимостью в трех максимумах экситонного поглощения — в синей, зеленой и красной областях спектра с эффективностью от 2.7 до 6.1 %. Полученные результаты создают основу для технологической разработки высокоорганизованных молекулярных наноструктур с уникальными оптическими и фотоэлектрическими свойствами с целью их использования в органической и гибридной органо/неорганической фотонике и оптоэлектронике, в том числе в качестве тонкопленочных фотопреобразователей для широких спектральных областей.

МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ «НАНОМАТЕРИАЛЫ И ЖИВЫЕ СИСТЕМЫ» (NLS-2018), КАЗАНЬ, 2018

76-81 78
Аннотация
В материалах описан процесс синтеза нанокомпозитов селена и теллура на полимерной матрице — арабиногалактан. Представлена детализация их физико-химических и биологических свойств. Исследования параметров острой токсичности и половой чувствительности к нанокомпозиту селена с арабиногалактаном показали: при остром внутрижелудочном пути поступления нанокомпозит характеризуется как вещество, имеющее низкую опасность острой токсичности, отсутствуют различия в половой чувствительности животных. При исследовании биологических свойств нанокомпозитов Te и Se с арабиногалактаном изучены концентрационные зависимости цитотоксичности композитов для клеток культур человека HEp-2 и ECV-304, а также фибробластов почки зеленой мартышки (Vero B). Установлено, что нанокомпозиты Te и Se демонстрировали у всех исследованных культур разную зависимость цитотоксичности от концентрации. Показано, что нанокомпозит арабиногалактана с элементным селеном обладает бактерицидным эффектом по отношению к возбудителю кольцевой гнили картофеля Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus.
82-90 101
Аннотация
Функционализованные магнитные наночастицы (МНЧ), управляемые внешним магнитным полем, являются перспективной платформой нанобиомедицины нового поколения. Благодаря своей способности локально изменять состояние биохимической системы через два различных физических канала — термический и наномагнитомеханический — они уже начали применяться в экспериментальном порядке для адресной доставки лекарств и терапии онкологических заболеваний. В работе рассмотрены особенности, преимущества и недостатки каждого из этих каналов, а также основные параметры магнитного поля, определяющие механизмы воздействия МНЧ на различные биомолекулярные мишени. Приведен короткий обзор и сравнительный анализ основных экспериментальных работ, выполненных в рамках концепций магнитной гипертермии и наномагнитомеханической актуации.
91-96 86
Аннотация
Серебросодержащие нанокомпозиты синтезированы на основе гуминовых веществ — пелоидов экологически безопасным способом. В работе изучена ростостимулирующая активность супернизких концентраций гуминовых веществ лечебных грязей и серебросодержащих нанокомпозитов на их основе. Определен диапазон действующих концентраций (4·10–16–4·10–3 %) стимуляторов в процессе прорастания семян пшеницы. Наибольший эффект усиления роста главных корней — почти в два раза — у проростков наблюдается для нанокомпозита серебра на основе гуминовых веществ. Установленная активность нанокомпозитов является предпосылкой для разработки новых высокоэффективных ростостимулирующих препаратов.
97-102 58
Аннотация
Опасность наночастиц (НЧ) оксида цинка с размером частиц Δ50 = 10–12 нм оценивали по степени токсичности водной дисперсной системы (ДС) методом биотестирования с использованием эмбрионов рыб Danio rerio. ДС НЧ ZnO c концентрацией 0.01, 0.1, 1.0, 5.0, 10.0, 20.0, 30.0, 40.0 и 50.0 мг/дм3 вызывают негативные эффекты в процессе эмбриогенеза Danio rerio. Нарушения в деятельности сердечно-сосудистой системы наблюдались в первые 24 часа экспозиции. Статистически достоверное увеличение частоты сердечных сокращений отмечено уже в диапазоне низких концентраций (0.1–1.0 мг/дм3 ). В эти же сроки отмечена наибольшая гибель эмбрионов (21.4 ± 4.0 % при концентрации 10.0 мг/дм3 ) вследствие коагуляции. Степень воздействия НЧ ZnO на сомитогенез несущественна и проявляется только при больших концентрациях в уменьшении сроков образования сомитов. Наиболее чувствителен к присутствию в среде НЧ ZnO интегральный показатель «количество вылупившихся эмбрионов», отражающий сохранность всего процесса эмбриогенеза. Задержка вылупления эмбрионов на 50 % (ЕС50) к 72-му часу экспозиции происходит при концентрации НЧ ZnO 0.012 ± 0.001 мг/дм3 , что в 2600 раз меньше концентрации, вызывающей 50%-ную гибель эмбрионов. Контаминация водной среды НЧ ZnO даже в низких концентрациях может привести к значимому нарушению биооразнообразия экосистемы.
103-107 83
Аннотация
Разработаны уникальные методики капсулирования лекарственных препаратов на основе метода термосольвентной преципитации. В ходе работы применены биоразлагаемые полимеры поликапролактон и полиэтиленгликоль. Получены гидрозоли и спиртозоли различных металлов и их соединений, позволяющих доставить необходимое вещество к цели при помощи магнитного поля. Показана важность гидрозоля магнетита в устойчивости коллоидных систем. Проведены эксперименты по установлению воздействия доксорубицина и закапсулированного доксорубицина на культуру клеток HeLa. Проведены исследования на лабораторных мышах, а также подтверждена возможность управления магнитоактивными частицами in vivo.
108-112 64
Аннотация
С использованием технологии электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа изучены физико-химические свойства высокодисперсной пыли в рабочей зоне алюминиевого производства. Выявлено, что взвешенная в воздухе пыль представляет собой сложную неоднородную смесь разной химической природы, имеющих кристаллическую и сферическую форму, в виде отдельных или собранных в агломераты мелких и наноструктурированных частиц. Установлено, что аэрозольные смеси содержат до 95 % фракций с размерами до 10 мкм и до 46.2 % менее 0.5 мкм, преимущественно в рабочей зоне крановщиков и операторов по обслуживанию кранов. Основными типичными компонентами пылей являются фтор, углерод, алюминий, натрий, кислород, а также кремний, железо, сера, хром и никель.
113-117 77
Аннотация
Изучена эффективность модифицированного наноструктурами (углеродными нанотрубками) цеолита при удалении анионного органического красителя (метиловый оранжевый) — 4-(4-диметиламинофенилазо) бензолсульфоната натрия — из водных сред. Для количественной характеристики сорбционных свойств исследуемого материала экспериментальные данные проанализированы в координатах линеаризации эмпирических уравнений Ленгмюра, Темкина и Дубинина — Радушкевича при температурах 303, 313 и 323 К. Полученные данные лучше всего соответствуют следующему порядку изотерм адсорбции, основанному на коэффициенте корреляции: Дубинин — Радушкевич —> Темкин —> Ленгмюр. Обнаружено, что адсорбция 4-(4-диметиламинофенилазо) бензолсульфоната натрия на цеолите, модифицированном наноструктурами, является спонтанным эндотермическим процессом. Показана возможность существенного повышения адсорбционной способности цеолитов посредством их объемного модифицирования наноструктурами. По экспериментально определенной величине сорбционной способности изученный модифицированный цеолит в 2–5 раз превосходит аналоги.
118-123 78
Аннотация
С целью создания инструмента для адресной доставки лекарств и генов использовались FeNiнанотрубки с длиной 12 мкм, диаметром 400 нм и толщиной стенки ~120 нм, полученные методом шаблонного синтеза в порах полиэтилентерефталатных ионно-трековых мембран. Продемонстрирована возможность покрытия их поверхности биосовместимым полимером (полиметилметакрилатом) и функционализации белком на примере конканавалина А в качестве магнитного носителя для адресной доставки. Для реализации системы адресной доставки лекарственных средств типа «магнитная наноструктура + полимерное покрытие + фармацевтический агент» на основе FeNiнанотрубок разработана схема поэтапной функционализации наноструктур, включающая три основные стадии: (1) пассивация поверхности с образованием ОН-групп на поверхности нанотрубок, через которые производится (2) присоединение молекул полиметилметакрилата через карбоксильные группы и (3) иммобилизация молекул конканавалина А на поверхности полимерной пленки через амидные группы.
124-130 91
Аннотация
В работе показана возможность получения керамики медицинского назначения Al2 O3 –ZrO2 –Y2 O3 из порошков, синтезированных с помощью нанораспылительной сушки. Порошок является сферой с равномерным распределением компонентов, представляющих собой смешанные оксиды. Показано, что оксид иттрия, помимо стабилизации тетрагональной фазы оксида циркония в керамике, является причиной более деагломерированной структуры частиц и, как следствие, увеличивает степень усадки керамики и конечную температуру активного спекания с 1252 до 1468 °С. Керамика, полученная методом холодного прессования с последующим спеканием, имеет твердость 15.31 ГПа и плотность 92.8 %; методом спекания в плазме искрового разряда — твердость 16.05 ГПа и плотность 99.21 %.
131-135 88
Аннотация
Приводится методика модифицирования пластичной смазки графеном. Результаты экспериментального определения трибологических характеристик модифицированной смазки показали, что при добавлении к комплексной кальциевой смазке 0.1 % многослойного графена диаметр пятна износа уменьшился на 50 %, индекс задира увеличился в 2.9 раза, несущая способность увеличилась в 3.8 раза.


ISSN 1992-7223 (Print)