Ученые университета создали качественно новые нанокомпозиты

Международная лаборатория «Растворная химия передовых материалов и технологий» в Университете ИТМО существует чуть меньше года. Но и за столь недолгий период сотрудникам подразделения удалось достичь значительных научных результатов в своих исследованиях и разработках.

В феврале в журнале Американского химического общества The Journal of Physical Chemistry C была опубликована статья, в основу которой легли исследования, начатые Александром и Владимиром Виноградовыми еще несколько лет назад совместно с авторским коллективом Института химии растворов РАН в Иваново. Сегодня по результатам экспериментов были впервые получены нанокомпозиты на основе твердых растворов, содержащих частицы меди и никеля и обладающих уникальными оптическими и магнитными свойствами.

«В начале эксперимента у нас было несколько целей, – рассказывает Александр Виноградов. – Мы хотели создать такие материалы, которые под действием магнитного поля могли бы изменять свои оптические характеристики, то есть цветовую окраску или прозрачность. Исходя из этих задач была выстроена логическая цепочка работы, в ходе которой мы пришли к совершенно неожиданным результатам».

Во время химических экспериментов с никелем, который обычно используется в таких случаях, произошла «сшивка», соединение нанокристаллического никеля с частицами меди. Таким образом ученым удалось получить материал, который обладает улучшенными магнитными и плазмонными свойствами. По словам Александра, эта особенность является уникальной, и объяснение этих процессов в статье для The Journal of Physical Chemistry C отвечат на многие вопросы в области магнитооптического модулирования в коллоидных системах.

«Мы — не первооткрыватели трехмерного оптического модулирования в коллоидных системах, это не нами созданное направление, которое всем, кто занимается магнетизмом, стоит пристально изучать, – отмечает сотрудник лаборатории. – Но мы стали первыми, кто показал уникальную оптическую модуляцию монохромного пучка  света, взаимодействующего с коллоидным раствором синтезированного нанокомпозита. Более того, уникальная природа материала повлияла на его поведение и стабильность в растворах, способствуя формированию нитевидных ансамблей с высокой пластичностью. Такого рода системы могут служить в качестве оптических затворов или источников передачи информации нового типа. Главное, что мы получили, – это улучшенные показатели управления светом в магнитном поле, многократно превосходящие прежние».

К счастью, разработок, нацеленных на рынок, у сотрудников лаборатории немало. Одна из них – ранозаживляющие биопокрытия на основе золь-гель материалов. За сложным названием кроется нанокомпозит, по виду напоминающий обычный крем для рук, но обладающий эффективным заживляющим действием. Преимущество таких биопокрытий в способности оказывать стягивающий эффект кожи, что значительно ускоряет процесс заживления, а ввиду большого количества пор в веществе обеспечивается свободная циркуляция кислорода и воды на кожном покрове, ограничивая попадание внешних бактерий.

«Мы стараемся работать с прикладными вещами, потому что коллектив лаборатории молодой, и все нацелены на результат. К тому же мы живем в конкурентном обществе, где каждый должен понимать, для чего он делает что-то», – продолжает Александр.

Еще одна перспективная, а по мнению главного научного сотрудника лаборатории, революционная разработка, созданная инженером подразделения Андреем Дроздовым, – золь-магнетита. На вид обычная темная жидкость, но если поднести магнит, то часть ее притянется к нему. То есть, по сути, это жидкий магнит – сложный синтетический материал, который можно активно использовать при ликвидации опухолевых раковых клеток. Полученный материал полностью одобрен для парентерального введения, стабилен во времени, а его состав представляет собой исключительно магнитные наночастицы, распределенные в водной среде.

«Опухоль состоит из клеток, поддерживающих свою жизнедеятельность через капилляры, которые доставляют необходимые ей питательные вещества с кровью, – объясняет ученый. – Соответственно, если в капилляре образовать тромб, то доступ этих веществ прекратится, и она просто отомрет. Тогда ее, как отмершую ткань, можно будет безопасно извлечь. А тромб можно создать этим самым «жидким магнитом» с наночастицами, введя раствор локально. Далее частицы необходимо разогреть, накладывая внешнее магнитное поле: это вызовет локальное свертывание крови, образуя тромб. Конечно, в это время за пациентом должны наблюдать врачи».

Введение таких препаратов на рынок – процесс сложный и достаточно длительный. Для достижения этой цели к исследованиям подключаются ведущие лаборатории мира из Израиля, Канады и Германии, с которыми у коллектива налажено тесное взаимодействие.

«Представляете, сколько человеческих жизней можно будет спасти, в случае появления такого вещества на рынке? И если нам удастся спасти хоть одного человека, то это будет прекрасно, значит, мы не зря делаем свою работу», – подводит итог Александр Виноградов.

Пресс-служба Университета ИТМО

Архив по годам: