Ученые из Красноярского научного центра Сибирского отделения РАН предложили способ обнаружения фенолов в воде с помощью наноалмазов. Специалисты Красноярского научного центра СО РАН разработали на основе нановолокон и наноалмазов материал, способный легко обнаруживать загрязняющие вещества в сточных водах промышленных предприятий.
Красноярские учёные создали экологичный пластик
На поверхность изготовленного композита, который имеет белый цвет, добавляется водный образец с предварительно внесенными реагентами. Если в образце присутствует фенол, наноалмазы в составе композита запускают цветную реакцию и композит окрашивается в малиновый цвет. Интенсивность цвета пропорциональна содержанию фенола в пробе и может быть легко оценена «на месте» по цветовой шкале», — объяснил один из соавторов работы Никита Ронжин, кандидат биологических наук, научный сотрудник Института биофизики СО РАН Специалисты ФИЦ КНЦ отмечают, что разработанный композит можно применять многократно, в серии как минимум из шести последовательных тестов. После каждого использования необходимо всего лишь промыть композитный диск деионизированной водой для удаления остатков компонентов реакции. Тесты подтверждают, что композит можно использовать повторно, он сохраняет каталитическую функцию в течении года при хранении при комнатной температуре. Колориметрическое определение фенола и фенольных соединений очень многообещающе, поскольку результат теста виден невооруженным глазом. Количественное определение фенола может быть выполнено с помощью спектрофотометра.
Ведь для того, чтобы засветились наноалмазы, необходимы очень большие электрические поля. Но сибирским ученым удалось выяснить, что наноалмаз засветится, если он будет находиться на кончике углеродной трубки, которая в несколько раз усиливает мощность даже небольшого электрического поля», - сообщил подробности уникальной разработки один из авторов исследования - младший научный сотрудник ИНХ СО РАН Юлия Федосеева. По словам Юлии Федосеевой, полученный сибирскими учеными уникальный материал, созданный по относительно дешевой технологии, найдет применение в медицине в качестве зонда для точной диагностики , электронике при создании дисплеев нового типа или миниатюрных светильников и в других отраслях промышленного производства.
Поскольку тематика носила закрытый характер, широкой научной общественности результаты этих исследований не были доступны. Когда вместе с коллегами он опубликовал работы, которые стали классическими сегодня на них ссылается весь мир , до него стали доходить слухи, что подобное уже было сделано ранее. Анатолий Михайлович начал искать спецлитературу, получил к ней доступ и понял, что открыл уже известный способ. Его заслуги нельзя умалять — он шёл своим путём, не зная результатов предыдущих исследователей. Поэтому приоритет разработки метода синтеза наноалмазов взрывом принадлежит отечественным учёным как минимум дважды. Как же происходит синтез наноалмазов методом взрыва? Взрывчатое вещество помещается в закрытую металлическую камеру и подрывается при недостатке кислорода. Под действием ударной волны всё разлетается до молекулярного состояния. Следом за этой волной идут высокие температура и давление. И в этих условиях из атомов углерода начинает формироваться кристаллическая решётка наноалмазов, которая соответствует кристаллической решётке природного алмаза. Процесс получения наноалмазов взрывом быстрый и грязный. Атомы углерода алмазного ядра, встраиваясь в решётку, успевают использовать друга на друга все свои валентности. А поверхностные углероды не успевают замкнуться, и эти вакантности тут же заполняются самыми разными компонентами использованного взрывчатого вещества — элементами несгоревшей органики, металлами, химическими группами и так далее. Таким образом, уникальность получаемых данным способом частиц состоит в том, что они, имея классическое алмазное ядро, содержат на поверхности ярко выраженную полиморфную химически активную «шубу». После взрыва получается шихта, попросту говоря, сажа, в которой есть некая толика наноалмазов. Чтобы извлечь их, удалив примеси металлов и сажу, шихту промывают сильными кислотами. При этом происходит массообмен — что-то с поверхности наноалмазов удаляется, что-то добавляется за счёт тех химических примесей, которые вносятся с кислотами. С точки зрения биолога, наноалмазы интересный и перспективный для изучения материал. Наличие на поверхности этих наночастиц химически активной полиморфной «шубы» и возможности её модификации открывают широчайшие перспективы для применения наноалмазов в большом спектре биомедицинских приложений. Так мы доказали, что наноалмазы можно использовать как полифункциональный адсорбент для экспресс-выделения и очистки белков из самых разных белковых смесей. При этом не нужны ни дорогое хроматографическое оборудование, ни дорогие импортные сорбенты. Для эффективного получения целевого белка с помощью наноалмазов необходимы только пробирки, пипетки и центрифуга. В целом технологии очисти белков, основанные на применении наноалмазов, отличает быстрота, простота и эффективность. А также в клинической медицине — ведь чистота лекарственного препарата имеет принципиальное значение: когда препарат содержит примеси, могут возникать побочные эффекты. Приведу пример из нашей практики. Несколько лет назад мы сотрудничали с коллегами из Института биоорганической химии ИБХ РАН, Москва , в котором было организовано опытное биотехнологическое производство рекомбинантного инсулина. Это крайне востребованный гормон пептидной природы, применяемый для лечения сахарного диабета. Коллеги предоставили нам два финальных препарата инсулина, в которых мы нашли загрязняющую примесь. С помощью наноалмазов удалили эту примесь и получили оба препарата в чистом виде. К сожалению, дальнейшего развития это направление совместных исследований не получило. Хотя нам было бы интересно получить с помощью наноалмазов высокоочищенный инсулин сразу из экстрактов биомассы бактерий-продуцентов. Если бы это удалось, мы бы смогли повысить эффективность процесса выделения этого ценного целевого продукта, сократить время и затраты на его производство. Также на основе наноалмазов мы научились конструировать системы биохимической диагностики. Создали три системы, с помощью которых можно определять физиологически важные вещества, например, в крови человека — мочевину, глюкозу и холестерин. В перспективе эти тест-системы могли бы найти применение в медицинской диагностике, мы экспериментально продемонстрировали такую возможность. Отмечу, что мне как учёному прежде всего нужно доказать самому себе состоятельность идеи, проверив её экспериментально, и на основании полученных данных определить границы возможного практического применения. Но с позиции определённого опыта считаю, что в этой жизни, используя военную терминологию, у каждого из нас есть свой окоп. Если человек профессионально занимается своим делом в своём окопе, боевые действия успешны.
Одно из трудноизлечимых онкологических заболеваний — так называемый злокачественный асцит или жидкая опухоль. Жидкость с раковыми клетками создает благоприятную для заболевания среду, скапливаясь в брюшной или грудной полости. Существующие сейчас методы терапии такого онкологического заболевания малоэффективны и высокотоксичны. Поэтому необходимо разработать новые подходы к лечению асцитных опухолей.
Ученые из Красноярска разработали уникальные наночастицы золота для биомедицины
Вероятно, это будет как-то меняться в лучшую сторону. Но доживём ли мы до тех радостных времен? В нашей стране есть прекрасные светлые головы, потенциал учёных огромен. Но реализовать его в должной мере не получается — вот что меня огорчает. Вместо того чтобы заниматься своим делом, приходится оформлять ворох ужасных бумаг.
Этот бумажный прессинг просто уничтожает интеллектуальный потенциал страны. Хочется, чтобы всё изменилось к лучшему. Потому что в этой чехарде неясности и неопределённости легко увязнуть и потерять ощущение себя как человека, создающего что-то нужное. Поэтому для себя я решил: нужно заниматься тем делом, для которого был рождён.
Пусть результаты моего труда останутся грядущим поколениям — как известно, рукописи не горят. Такой вариант действий я предлагаю молодым коллегам и горд за своих учеников, их желание трудиться и открывать новое вселяет надежду на позитивное будущее нашей отечественной науки. С чего начиналась ваша карьера учёного? По диплому я — врач-лечебник.
Но хорошо, что я достаточно быстро понял: практическая медицина — не моё. И со второго курса серьёзно занялся биохимией. В жизни мне везло на встречи с замечательными людьми, которые многому меня научили и в человеческом, и профессиональном плане. Надо сказать, что врачом я так и не работал — в год окончания института мне предложили аспирантуру на этой кафедре.
Но я очень рад, что учился в мединституте. Этот вуз даёт многое в плане формирования психологии человека. Вероятно, это происходит потому, что ты постоянно сталкиваешься с радостью и горем, болью и избавлением от неё, жизнью и смертью. Всё это меняет мировоззрение человека в лучшую сторону, начинаешь по-иному воспринимать и рассматривать многие аспекты жизни.
Наверное, именно по этой причине достаточно много выпускников красноярского мединститута стали хорошими писателями. Это слово произношу с большой буквы. Я счастлив, что имею честь называться его учеником. Он всегда поддерживал и поддерживает все наши начинания, даёт импульсы для их развития, способствует движению вперёд.
Несмотря на возраст и колоссальную загруженность, самым активным образом участвует и в обсуждениях наших планов, и в анализе результатов исследований. Интерес к наноалмазной тематике с его стороны очевиден. Именно благодаря разговору Иосифа Гительзона с Анатолием Ставером мы стали изучать эти наночастицы. Анатолий Михайлович сетовал на то, что при производстве наноалмазов изготовители испытывают какой-то физический дискомфорт.
Забегая вперёд, скажу, что это было связано не с наноалмазами, а с технической стороной процесса их производства. Так наноалмазы появились в нашем институте, всем желающим предложили исследовать их свойства. Тогда достаточных представлений о свойствах этого материала и том, как с ними работать, ни у кого не было. Поскольку ярких эффектов в экспериментах с данными наночастицами никто не получил, всё постепенно затихло.
Результат эксперимента настолько нас ошеломил, что потребовался год, чтобы осмыслить выявленный эффект. В случае с наноалмазами повезло: когда мы взглянули на этот материал как на адсорбент, решили нашу исследовательскую задачу эффективно и быстро и получили нетривиальный результат. А через год встретились вновь, с этого момента и начались систематические и разносторонние исследования свойств наночастиц и возможностей их применения в биологии и медицине. Расскажу ещё о нескольких направлениях наших исследований.
Одно из них очень модное сегодня во всём мире.
Все права на материалы, опубликованные на сайте, защищены в соответствии с российским и международным законодательством об интеллектуальной собственности. Любое использование текстовых, фото-, аудио- и видеоматериалов возможно только с согласия правообладателя ВГТРК.
Политика конфиденциальности Информация о разработчике сайта.
Учёные предполагают, что среди прочего их можно применять для адресной доставки лекарств, помещая препараты внутрь наночастиц, или для создания высокочувствительных маркеров, способных обнаруживать серьёзные болезни на ранней стадии. Проекты с применением наноматериалов в медицине и фармакологии пока не выходят за стены лабораторий, так как не до конца поняты механизмы действия этих мельчайших структур. Одна из часто возникающих проблем -- токсичность наночастиц, закономерности проявления которой не всегда понятны. Из-за такой неопределённости и недостаточной изученности применение углеродных наночастиц затруднено. У исследователей пока нет полной уверенности в безопасности таких медицинских препаратов.
Красноярские биофизики предложили применять биолюминесцентные тесты для оценки токсичности и антиоксидантной активности углеродных наночастиц. Учёные проверили этот метод на фуллеренолах -- водорастворимых производных фуллеренов. Они представляются перспективными для создания антибактериальных, противогрибковых, противовирусных, противораковых средств и компонентов композиционных биоматериалов. В своей работе исследователи не только определили, от каких структурных особенностей фуллеренолов зависят их свойства, но и разработали принципы подбора наноматериалов для синтеза медицинских препаратов.
Он используется в производстве пластмасс, фармацевтических препаратов, пестицидов и гербицидов. Существующие высокочувствительные методы определения фенола занимают много времени, требуют многоэтапных и трудоемких процедур пробоподготовки и использования дорогостоящего специализированного оборудования. В то же время для эффективного мониторинга промышленных сточных вод необходимы быстрые и недорогие методы определения опасных веществ. Он имеет сетчатую структуру, в которой кластеры наноалмазов распределены по поверхности нановолокон.
Такие мембранные структуры обладают рядом преимуществ перед материалами из полимерных нановолокон. Например, они имеют более высокую термическую и механическую стабильность, повышенную химическую и биологическую стойкость, простоту очистки и более длительный срок службы. Одно из таких — фенол и его производные.
В Сибири разработали композит для обнаружения токсичных веществ в воде
Новый композитный материал на основе нановолокон оксида алюминия и детонационных наноалмазов для обнаружения токсичных веществ (например, фенола) в производственных сточных водах разработал коллектив ученых из ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН». Смотрите свежие новости на сегодня в Любимом городе | Красноярские ученые научились определять токсичность наночастиц. Учёные Красноярского научного центра СО РАН разработали новое перспективное применение биолюминесцен.
Ученые из Красноярска изобрели кристаллы для лечения шизофрении
Главный телеканал Красноярского края, рассказываем о последних новостях Красноярска и районов края. “Таймырский Телеграф” – Ученые Института физики им. Л.В. Киренского Красноярского научного центра СО РАН научились синтезировать магнитные наночастицы с ядром из никеля и непроводящей ток углеродной оболочкой. Для определения загрязнения используют так называемые детонационные наноалмазы, получаемые при взрыве содержащих углерод взрывчатых веществ (например, смесь тротила и гексогена), в замкнутой камере при недостатке кислорода. Еще в Советском союзе ученые Института биофизики в Красноярске получили первые наноалмазы — серый порошок, получаемый из серии коротких взрывов углерода.
Красноярские ученые разработали технологию управляемого синтеза магнитных нанопорошков
Такие свойства нанодисков стали основой для создания наноскальпеля для микрохирургии опухолей. Необходимо разработать хирургический инструмент, работающий по принципу «найти и обезвредить». Сейчас ученые разработали и протестировали опытные образцы нанодисков. Предварительные результаты показывают, что они эффективно работают и селективно разрушают раковые клетки, а соседние здоровые продолжают расти. Научная работа проводилась при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и Российского научного фонда.
Четверг, 09 февраля 2023 14:33 1879 Красноярские учёные нашли новые пути к лечению рака Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской Академии наук» ФИЦ КНЦ СО РАН Красноярские ученые объяснили успешное применение магнитных наночастиц из оксида железа в лечении злокачественной опухоли карциномы Эрлиха. Полученные результаты подтверждают возможность применения магнитных наночастиц в терапии рака и открывают перспективы внедрения такого метода лечения в медицинскую практику. Примечательно, что материалом наночастиц является магнетит — основная составляющая обычной железной ржавчины. Такие магнитные наночастицы, будучи помещёнными во внешнее переменное магнитное поле, начинают поворачиваться вдоль направления поля.
Результаты обзорного исследования можно прочитать в журнале Nanomaterials. Магнитные наночастицы нагреваются до критических для опухоли температур или механически разрушают раковые клетки под воздействием магнитного поля. Такие диски состоят из двух металлических слоев инертных металлов между которыми магнитный материал, что придает им уникальные свойства, которые облегчают дистанционное управление частицами и делают диски идеальными инструментами для терапии раковых клеток. ДНК или РНК аптамеры, которые распознают опухолевые клетки и связываются с ними, обеспечивают адресную доставку наночастиц к месту опухоли и их избирательное действие. Кроме того, аптамеры увеличивают биосовместимость дисков и снижают их токсичность.
В связи с этим существует необходимость в мониторинге уровня загрязнения промышленных сточных вод, позволяющего легко и эффективно проводить анализ воды «на месте». Это помогало бы экологическим службам и общественному контролю быстрее оценивать экологическое состояние природных вод. Процедура колориметрического анализа воды на содержание фенола с использованием полученного нами композита происходит следующим образом.
На поверхность изготовленного композита, который имеет белый цвет, добавляется водный образец с предварительно внесенными реагентами. Если в образце присутствует фенол, наноалмазы в составе композита запускают цветную реакцию и композит окрашивается в малиновый цвет. Интенсивность цвета пропорциональна содержанию фенола в пробе и может быть легко оценена «на месте» по цветовой шкале», — объяснил один из соавторов работы Никита Ронжин, кандидат биологических наук, научный сотрудник Института биофизики СО РАН Специалисты ФИЦ КНЦ отмечают, что разработанный композит можно применять многократно, в серии как минимум из шести последовательных тестов.
После каждого использования необходимо всего лишь промыть композитный диск деионизированной водой для удаления остатков компонентов реакции. Тесты подтверждают, что композит можно использовать повторно, он сохраняет каталитическую функцию в течении года при хранении при комнатной температуре.
Красноярские ученые используют «рентгеновские ножницы» для молекул
| Красноярские ученые научились выращивать нанокристаллы с заданной формой | Домой Новости Ученые использовали наноалмазы для обнаружения загрязнений в воде. |
| Красноярские ученые предлагают проверять воду на яд наноалмазами - | Ученые добавляют, что новый светящийся материал можно использовать в различных отраслях: в медицине, электронике и других. |
| Сибирские учёные разработали новый композит из нановолокон и наноалмазов | Ученые Красноярского научного центра СО РАН и СФУ синтезировали новый многофункциональный композитный двумерный материал на основе природного минерала точилинита. |
Сибирские учёные разработали новый композит из нановолокон и наноалмазов
| Красноярские ученые научились определять токсичность наночастиц | Российские ученые создали реактор, перерабатывающий отходы в экологичное топливо 16+. |
| Красноярские ученые научились определять токсичность наночастиц | Красноярские ученые объяснили успешное применение магнитных наночастиц из оксида железа в лечении злокачественной опухоли карциномы Эрлиха. |
| Ученые из Красноярска изобрели кристаллы для лечения шизофрении | Как сообщалось, ранее красноярские ученые совместно с канадскими коллегами разработали способ адресного разрушения раковых клеток с помощью модифицированных аптамерами наночастиц золота и теплового воздействия, вызванного лазерным излучением. |
| Красноярские ученые синтезировали кристаллы для терапии шизофрении | При этом частицы наноалмазов можно использовать многократно — до семи раз. |
Красноярские ученые разработали технологию управляемого синтеза магнитных нанопорошков
Наноалмазы представляют собой серый порошок, который получают при серии коротких взрывов углерода. Главный телеканал Красноярского края, рассказываем о последних новостях Красноярска и районов края. Домой Новости Ученые использовали наноалмазы для обнаружения загрязнений в воде. Главная Новости Наука Красноярские ученые научились находить яды в воде с помощью наноалмазов. Ученые красноярского центра СО РАН научились определять токсичность наночастиц, которые используют при изготовлении современных лекарств.
Красноярские учёные разработали уникальный способ анализа воды
Учёные Красноярского научного центра СО РАН разработали новое перспективное применение биолюминесцен. В лечении переломов ученые используют доработанные специалистами наночастицы и слабые магнитные поля, приводит ТАСС слова руководителя «Биомета», доктора биологических наук Анны Кичкайло. Ранее ученые ИГМ СО РАН работали с давлением, соответствующим глубине 200 км, напоминает Интерфакс. Красноярские ученые вместе со специалистами НПП "Радиосвязь" холдинга "Росэлектроника" (входит в Ростех) разработали метод быстрого сращивания костей с помощью доработанных наночастиц, а также слабых магнитных полей. Новый композитный материал на основе нановолокон оксида алюминия и детонационных наноалмазов для обнаружения токсичных веществ (например, фенола) в производственных сточных водах разработал коллектив ученых из ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН».