КАРТОЧКА
ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер 22-73-00254
НазваниеНовые полифункциональные гибридные материалы на основе фосфорилированных биополимеров, модифицированных соединениями редкоземельных элементов
РуководительКаменева Светлана Владимировна, Кандидат химических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук, г Москва
| Период выполнения при поддержке РНФ | 07.2022 - 06.2024 |
Конкурс№70 - Конкурс 2022 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах, 03-601 - Химия новых неорганических функциональных и наноразмерных материалов
Ключевые словаГибридные материалы, нанокомпозиты, биополимеры, редкоземельные элементы, золь-гель синтез, аэрогель, функциональные материалы, люминесценция
Код ГРНТИ31.15.37
СтатусЗакрыт досрочно
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Область применения редкоземельных элементов (РЗЭ) в современной медицине активно расширяется и стремительно возрастает количество исследований, связанных с потенциальным биомедицинским применением материалов на основе РЗЭ. Интерес к использованию РЗЭ связан с поиском новых методов лечения и диагностики. Неорганические и гибридные материалы, модифицированные соединениями РЗЭ продемонстрировали высокую антибактериальную эффективность, антиоксидантные свойства, а также УФ-защитные, люминесцентные и магнитные свойства. Для снижения токсичности для человека ионы и соединения РЗЭ вводят в состав гибридных материалов на основе биополимеров. Кроме того, биополимеры способствуют созданию дисперсий и проникновению частиц сквозь клеточную мембрану, либо создают объемную монолитную матрицу для материалов для наружного применения. Несмотря на продемонстрированную эффективность адсорбции ионов РЗЭ на фосфорилированной целлюлозе и фосфорилированном хитозане, работы по направленному синтезу гибридных материалов на основе этих биополимеров, модифицированных соединениями РЗЭ, не были проведены, и данные о возможностях их применения в биомедицине отсутствуют в современной литературе.
Научная новизна проекта заключается в разработке методов синтеза новых, ранее не исследованных, полифункциональных материалов на основе фосфорилированной целлюлозы и фосфорилированного хитозана с ионами, оксидами и гидроксосоединениями Ce, Eu и Gd. Полученные гибридные материалы будут дополнительно модифицированы рядом органических антибиотиков.
Цель проекта будет достигнута в результате выполнения ряда задач, которые могут быть коротко сформулированы следующим образом:
1. Разработка методов синтеза фосфорилированной целлюлозы и фосфорилированного хитозана с контролируемой степенью фосфорилирования от 0,05 до 0,2 фосфатных групп на одно элементарное звено полимера.
2. Разработка методов синтеза новых гибридных материалов на основе фосфорилированных биополимеров, модифицированных ионами, оксидами и гидроксосоединениями церия (Ce), европия (Eu) и гадолиния (Gd), а также их смешанными оксидами, с применением новых оригинальных методов, которые позволят сократить количество стадий синтеза.
3. Отдельной задачей является синтез и исследование свойств новых гибридных гидрофильных аэрогелей, которые будут получены сушкой гелей в сверхкритическом диоксиде углерода.
4. Исследование адсорбции органических молекул, проявляющих антибактериальные свойства (коммерческие антибиотики тетрациклинового ряда и салициловая кислота, кумарины, куркумин, 1,10-фенантролин) на синтезированных гибридных материалах.
5. Комплексное исследование свойств полифункциональных гибридных материалов с использованием широкого ряда физико-химических методов анализа.
6. Анализ антиоксидантных свойств, цитотоксичности по отношению к клеткам млекопитающих и антибактериальной активности.
В результате работы будут получены новые гибридные материалы на основе фосфорилированных биополимеров, модифицированных ионами, индивидуальными и смешанными оксидами и гидроксосоединениями Ce, Gd и Eu, будет исследована их биосовместимость с клетками млекопитающих, антибактериальная и антиоксидантная активность, а также люминесцентные свойства и магнитные свойства.
Достижимость поставленных задач обусловлена наличием у автора необходимой теоретической подготовки, практического опыта и материальной базы. Автор имеет доступ к оборудованию Центра коллективного пользования ИОНХ РАН. Автором создан экспериментальный задел, свидетельствующий о возможности получения гибридных материалов на основе целлюлозы, хитозана и наночастиц оксида церия с антиоксидантными и антибактериальными свойствами, разработаны методы синтеза дисперсий, пленок, гелей и аэрогелей целлюлозы. Автор проекта имеет большой опыт проведения физико-химических исследований, подтвержденный публикациями в журналах Q1, а также опыт руководства научно-исследовательскими проектами.
Ожидаемые результаты
Проект направлен на получение следующих конкретных результатов:
1. Будут впервые синтезированы дисперсии, пленки, гели и аэрогели на основе фосфорилированной целлюлозы и фосфорилированного хитозана, модифицированные ионами, оксидами и гидроксосоединениями Ce, Gd, Eu.
2. Будет оценена эффективность адсорбции коммерческих антибиотиков тетрациклинового ряда, салициловой кислоты, кумарина, куркумина и 1,10-фенантролина на полученных гибридных материалах методами ИК-, УФ-видимой и люминесцентной спектроскопии.
3. Будут получены гибридные материалы на основе фосфорилированных биополимеров, модифицированных соединениями Gd и Eu с магнитными и люминесцентными свойствами.
4. Будут выявлены эффективные сенсибилизаторы люминесценции гибридных материалов на основе биополимеров, модифицированных ионами и соединениями Eu.
5. Будут получены УФ-защитные гибридные материалы на основе фосфорилированных биополимеров, модифицированных соединениями Ce.
6. Будут получены данные об антиоксидантных, антибактериальных свойствах и биосовместимости синтезированных гибридных материалов.
Создание полифункциональных гибридных материалов на основе фосфорилированной целлюлозы и фосфорилированного хитозана, модифицированные ионами, оксидами и гидроксосоединениями Ce, Gd, Eu потенциально внесет вклад в решение ряда актуальных проблем современной медицины:
• Разработка методов борьбы с антибиотико-резистентными бактериями за счет использования неорганических частиц с антибактериальными свойствами;
• Создание препаратов для борьбы с окислительным стрессом, являющимся причиной многих социально-значимых заболеваний;
• Повышение эффективности медицинской диагностики за счет комбинации магнитно-резонансных и люминесцентных методов.
Создание новых биосовместимых материалов, содержащих РЗЭ, исследование их роли в биохимических процессах в живых организмах и поиск способов применения РЗЭ в биомедицине, становятся предметом большого количества современных междисциплинарных исследований, результаты лабораторных исследований свидетельствуют большом потенциале РЗЭ для развития новых терапевтических и диагностических методов.
Результаты, полученные в ходе выполнения проекта, будут соответствовать высокому мировому уровню исследований в области создания и изучения новых гибридных материалов для биомедицинских применений и будут опубликованы в ведущих международных рецензируемых журналах.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ