Комплексное исследование адсорбентов на основе наночастиц гексагонального нитрида бора для очистки сточных вод от лекарственных средств

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 проекта 21-79-10411

НазваниеКомплексное исследование адсорбентов на основе наночастиц гексагонального нитрида бора для очистки сточных вод от лекарственных средств

Руководитель Сорокина Любовь Юрьевна, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСИС" , г Москва

Конкурс №61 - Конкурс 2021 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-206 - Нано- и мембранные технологии

Ключевые слова Наночастицы, гексагональный нитрид бора, инженерия поверхности, функционализация поверхности, сорбция, биоматериалы, антибиотики, теоретическое моделирование

Код ГРНТИ31.15.35

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В настоящее время разработка новых лекарств и их производство превратились в важнейшую отрасль отечественной науки и промышленности. Создание локальных фармацевтических производств в РФ является одной из приоритетных задач развития страны. В России утверждена Стратегия развития фармацевтической промышленности («ФАРМА-2020»), которая была продлена на период до 2024 года [1]. Среди важных задач стратегии – увеличение доли продукции отечественного производства на внутреннем рынке до 50%. При таком росте фармацевтической промышленности и широком применении лекарственных препаратов неизбежно их попадание в окружающую среду. В связи с этим, поиск эффективных методик и новых способов удаления антибиотиков из водных объектов является в настоящее время важной научной и практической задачей. Стремительное развитие нанотехнологий, в частности области низкоразмерных наноматериалов способно внести значительной вклад в развитие данной области и улучшение описанной ситуации. Адсорбирование молекул лекарственных препаратов на безопасный носитель является наиболее предпочтительными способами очистки, поскольку они предлагают возможность использования простых химико-физических процессов при очистке воды, воздуха, поверхностей от органических загрязнителей, что делает этот процесс экологически чистым и экономичным. Наноматериалы с высокой удельной поверхностью, являются идеальными платформами для разработки и получения недорогих и высокоэффективных биосенсоров, биофильтров и носителей антибактериальных агентов. К таким материалам относится гексагональный нитрид бора (h-BN). Этот материал обладает уникальным комплексом свойств: низкой удельной плотностью, высокой термической и химической стабильностью, жаростойкостью, биосовместимостью, хорошей адсорбционной способностью и широкой запрещенной зоной. Таким образом, наноструктурированный h-BN является идеальным кандидатом в качестве абсорбирующего материала. Однако, эффективность адсорбции на идеальную поверхность гексагонального нитрида бора затрудняется небольшим количеством активированных центров, что требует её модификации. Новизна проекта заключается проведении систематического экспериментально-теоретического исследования и построении общей модели сорбции/десорбции различных антибактериальных препаратов на поверхности модифицированных наночастиц нитрида бора. Основной задачей данного проекта является изучение процессов сорбции и десорбции различных типов антибиотиков применительно к наноструктурам h-BN как теоретическими, так и экспериментальными методами. Такой системный подход позволит глубоко изучить процесс сорбции/десорбции антибиотиков различного класса, дать описание типу связывания аналита с адсорбентом, определить характер сорбции и изучить ее зависимость от внешних условий. Будут изучены наночастицы на основе h-BN с различной модификацией поверхности – внесение дефектов, декорирование атомами и/или наночастицами металлов, внесение сторонних атомов в структуру и пр. В качестве аналитов будут выбраны антибиотики различных групп, включая макролиды (эритромицин), сульфаниламиды (сульфаметоксазол), диаминопиримидины (триметоприм), аминогликозиды (ципрофлоксацин), тетрациклины (тетрациклин) и β-лактамы (пенициллин). Такое комплексное исследование позволит в конечном итоге изготовить эффективные адсорбенты и мембраны на их основе для очистки сточных вод от загрязнений фармацевтическими препаратами.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Антипина Л.Ю., Котякова К.Ю., Трегубенко М.В., Штанский Д.В. Experimental and theoretical study of sorption capacity of hexagonal boron nitride nanoparticles: implication for wastewater purification from antibiotics Nanomaterials, Nanomaterials 2022, V. 12, №18, P. 3157 (год публикации - 2022)
10.3390/nano12183157

2. П.М. Калачикова, А.Е. Гольдт, Е.М. Хабушев, Т.М. Еремин, Т.С. Зацепин, Е.Д. Образцова, К.В. Ларионов, Л.Ю. Антипина, П.Б. Сорокин, А.Г. Насибулин Single-step extraction of small-diameter single-walled carbon nanotubes in the presence of riboflavin Beilstein Journal of Nanotechnology, том 13, стр 1564–1571 (год публикации - 2022)
10.3762/bjnano.13.130

3. Кристина Ю. Котякова, Любовь Ю. антипина, Павел Б. Сорокин, Дмитрий В. Штанский Efficient and Reusable Sorbents Based on Nanostructured BN Coatings for Water Treatment from Antibiotics International Journal of Molecular Sciences, 2022, 23(24), 16097 (год публикации - 2022)
10.3390/ijms232416097

4. Л.Ю. Антипина, Л.А. Варламова, П.Б. Сорокин The Temperature Dependence of the Hexagonal Boron Nitride Oxidation Resistance, Insights from First−Principle Computations Nanomaterials, том 13, выпуск 6, стр. 1041 (год публикации - 2023)
10.3390/nano13061041

5. Котякова К.Ю., Антипина Л.Ю., Пермякова Е.С., Штанский Д.В. Poly(2-hydroxyethyl methacrylate)/BN nanohybride: Enhanced adsorption of antibiotic pollutant removal from wastewater Journal of Water Process Engineering, Том 60, апрель 2024, страницы 105210 (год публикации - 2024)
10.1016/j.jwpe.2024.105210

6. Теоретический анализ адсорбции рибофлавина на гексагональном нитриде бора для целей доставки лекарств: Выявление влияния точечных дефектов Theoretical Analysis of Riboflavin Adsorption on Hexagonal Boron Nitride for Drug Delivery Applications: Unveiling the Influence of Point Defects International Journal of Molecular Sciences, 2023, том 24, выпуск 14, страница 11648 (год публикации - 2023)
10.3390/ijms241411648

Публикации