Исследование влияния физических воздействий различной природы на свойства нанопорошков, полученных методом испарения импульсным электронным пучком

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 22-19-00239

НазваниеИсследование влияния физических воздействий различной природы на свойства нанопорошков, полученных методом испарения импульсным электронным пучком

Руководитель Соковнин Сергей Юрьевич, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук , Свердловская обл

Конкурс №68 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-304 - Электрофизические процессы в жидкостях, газах и твердых диэлектриках

Ключевые слова Нанопорошки, направленная доставка лекарств, фотолюминесценция, магнетизм, оксиды металлов, фториды металлов, серебро, покрытие, радиационные технологии, биоактивность

Код ГРНТИ29.19.22

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В проекте предполагается проведение исследований влияния физических воздействий различной природы на свойства нанопорошков, полученных методом испарения импульсным электронным пучком с целью получения и комплексного исследования физико-химических свойств и биологической активности мезопористых нанопорошков оксидов и фторидов металлов, в том числе композитов, на основе нанопорошков частично покрытых наноразмерным серебряным покрытием. В качестве физических методов воздействияна нанопорошки будут использоваться: отжиг (в воздухе, вакууме и инертном газе) при различных температурах, облучение ускоренными электронами, а также постоянное магнитное поле. Эти воздействия будут применятся, как по отдельности, так и комплексно, в различных сочетаниях для создания и изучения влияния наличия различных дефектов в изучаемых нанопорошках и композитах на их физико-химические свойства и биологическую активность. В том числе с целью изучения возможности создания лекарственных препаратов, основанных на новых принципах взаимодействия с биологическими объектами, а также мультимодальных систем направленной доставки лекарств. Для решения поставленной задачи при выполнении проекта планируется провести исследования свойств нанопорошков оксидов висмута, титана, кремния, железа и цинка, а также, фторидов серия, кальция и бария. Нанопорошки планируется исследовать как без примесей, так и допированных различными элементами, а также в виде композитов из полностью или частично покрытых нанослоем серебра нанопорошков, полученных радиационно-химическим методом с использованием наносекундных электронных пучков. В последние годы отмечается быстрый рост применения наноматериалов в биологии и медицине. Это открывает новые возможности в диагностике и лечении ряда заболеваний, в том числе онкологических. Многие исследования посвящены разработке новых фармацевтических препаратов, в том числе использованию наноматериалов в качестве мультимодальных агентов для контрастирования органов при магнитной и рентгеновской визуализации, адресной доставки лекарственных препаратов, а также управляемой гипертермии. Известно, что при переходе материалов в наноразмерное состояние происходит существенное изменение их физических, химических и биологических свойств относительно их объемных свойств. Повышенная дефектность наночастиц существенно влияет на их магнитные свойства, в результате чего, наноматериалы приобретают не свойственные оксидам или фторидам в объемной форме, магнитные свойства, в том числе, ферро- и парамагнитные свойства. Что создает возможность дистанционного управления наноматериалами с помощью внешнего магнитного поля. При переходе в наноразмерное состояние происходит изменение состава материала, в том числе нарушается стехиометрия состава оксидов/фторидов, что служит причиной повышенной биологической активности нанопорошков. Наночастицы с изменененной стехиометрией могут активно участвовать в окислительно-восстановительных процессах в живой клетке, особенно при инактивации активных форм кислорода. Кроме того, обнаружено влияние параметров наночастиц на степень окислительно-восстановительных процессов (от положительных до отрицательных эффектов). Поэтому требуются комплексные исследования свойств наночастиц оксидов и фторидов при взаимодействии с внутриклеточной средой. Оксиды и фториды металлов проявляют биологическую активность за счет разных механизмов. Например, диоксид титана и оксид цинка проявляют цитотоксичность за счет индукции активных форм кислорода и, поэтому, интересны с точки зрения применения в качестве противоопухолевых препаратов. Оксиды и фториды тяжелых металлов перспективны с точки зрения создания контрастных агентов при магнитной и рентгеновской визуализации. Перспективным направлением применения нанопорошков, которое активно развивается за границей и в нашей стране, является направленная доставка лекарств. При обычном применении лекарства вынужденно проявляют высокую активность (в том числе и токсичность) в здоровых тканях из-за нескольких факторов: специфическое распределение, преждевременная деградация свойств лекарств, их низкая растворимость в жидкостях организма или низкая проницаемость и биологическая доступность. Негативным следствием этих процессов является снижения вводимых доз лекарств из-за риска побочных эффектов, что снижает эффективность лечения. Направленная доставка лекарств во многом устраняет ограничения по их применению. Использование мезопористых нанопорошков, полученных физическими методами, позволит получить системы для доставки лекарств с высокой удельной поверхностью и пористостью. Поэтому, в настоящем проекте планируется использовать для исследований мезопористые нанопорошки, полученные уникальным методом, а именно -испарением импульсным электронным пучком в газе низкого давления. Другой направлением использования нанопорошков оксидов и фторидов металлов является применение их антибактериальных свойств. Серебро обладает уникальными направленными антибактериальными свойствами, которые состоят в том, что при определенных концентрациях серебро менее токсично для здоровых клеток животных и некоторых бактерий, при этом оставаясь эффективным агентом против раковых и патогенных бактерий. В настоящее время серьезной проблемой является появление штаммов бактерий, резистивных к антибиотикам. Это требует исследования других путей, в том числе применения наночастиц серебра и композитов на основе серебра для борьбы с патогенами. Сейчас металлическое серебро в форме серебряных наночастиц активно используется в качестве антимикробного агента в различных формах. Поэтому актуальна задача получения комплексного (мультимодального) лечебного эффекта, что возможно, если полностью или частично покрывать нанослоем серебра радиационно-химическим способом нанопорошки оксидов или фторидов, используемых для систем направленной доставки лекарств. Таким образом, будет использоваться одновременное сочетание лечебного и дезинфицирующего эффектов. Не менее актуальными являются исследования воздействия различных физических факторов на свойства наночастиц, а именно отжига в различной атмосфере, воздействия магнитных полей и облучения ускоренными электронами. В том числе влияния этих воздействий на биологические свойства нанопорошков. Задача состоит в том, чтобы сочетать сразу несколько свойств в одном наноматериале, например, агента как направленной доставки лекарств, а также рентгеновской визуализации при использовании веществ с большим атомным номером. Суммируя, можно отметить высокую актуальность проведения исследований влияния физических методов воздействия различной природы на свойства нанопорошков, полученных методом испарения импульсным электронным пучком, с целью получения и комплексного изучения физико-химических свойств и биологической активности мезопористых нанопорошков оксидов и фторидов металлов, в том числе композитов, на основе нанопорошков полностью или частично покрытых наноразмерным серебряным покрытием. Полученные результаты позволят сделать вывод о перспективе применения мезопористых нанопорошков некоторых оксидов и фторидов металлов, полученных методом испарения мишени импульсным электронным пучком в газе низкого давления, для медико-биологического применения. Прежде всего для создания мультимодальных агентов, сочетающих лечебные, контрастные и дезинфицирующие качества, а также для направленной доставки лекарств. Изучение композитов на основе мезопористых нанопорошков оксидов и фторидов металлов с наноразмерным покрытием из серебра позволят определить антибактериальные и противовирусные характеристики созданных мультимодальных агентов и перспективы их использования для создания лекарств и систем доставки лекарств. Научная новизна работы заключается: 1.В получении и применении в медико-биологической сфере мезопористых нанопорошков некоторых оксидов и фторидов металлов, полученных методом испарения мишени импульсным электронным пучком в газе низкого давления, обладающих уникальными физико-химическими и биологическими свойствами, позволяющими создавать действующие агенты, обладающие разнообразными свойствами одновременно: биологическими, загрузочными, визуализирующими. 2. В возможности нанесения наноразмерного серебряного покрытия радиационно-химическим способом на получаемые мезопористые нанопорошки, что придаст им дополнительные биологически активные свойства при малом расходе серебра. 3. В использовании для изменения свойств получаемых нанопорошков и композитов на их основе не только отжига при различных температурах в разной атмосфере, но и в использовании облучения ускоренными электронами и воздействии постоянного магнитного поля. Предлагаемая для получения мезопористых порошков оксидов установка НАНОБИМ-2 не имеет мировых аналогов, защищена патентом РФ. Кроме того, радиационная технология получения нанопорошков серебра на основе наносекундных электронных пучков также уникальна и защищена патентом РФ. Научная новизна работы заключается в создании прототипов лекарств и систем адресной доставки лекарств на основе мезопористых нанопорошков оксидов и фторидов металлов, покрытых серебряным наноразмерным слоем. Кроме того, научная новизна состоит в использовании постоянного магнитного поля для исследования физических свойства нанопорошков и композитов на их основе.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. В.Г. Ильвес, С.Ю. Соковнин, С.В. Заяц, М.Г. Зуев Properties of Compacts from Mixtures of Calcium Fluoride Micro- and Nanopowders Photonics, 2022, 9, 782 (год публикации - 2022)
10.3390/photonics9100782

2. С Ю Соковнин, М.Е. Балезин, В Г Ильвес, М.А. Уймин Влияние облучения импульсным электронным пучком на свойства нанопорошка фторида кальция «Вакуумная техника и технологии – 2022», с. 278-281 (год публикации - 2022)

3. С.Ю. Соковнин, В.Г. Ильвес, М.А. Уймин Влияние отжига в разных средах на свойства нанопорошка фторида кальция Письма в ЖТФ (год публикации - 2022)
10.21883/PJTF.2022.20.53690.19240

4. М.Г. Зуев, С. Ю. Соковнин, В.Г. Ильвес, Е.Ю. Журавлева A new X-ray contrast agents based on tantalates, siliсates, germanates of REE and Gd2O3 Progress in Chemical Science Research, ol. 3, Page 25-34 (год публикации - 2022)
10.9734/bpi/pcsr/v3/2684A

5. В. Ильвес, А. Мурзакаев, С. Соковнин, Т. Султанова, О. Светлова, М. Уймин, М. Улитко, М. Зуев Effect of Air Annealing on the Structural, Textural, Magnetic, Thermal and Luminescence Properties of Cerium Fluoride Nanoparticles Physchem, Physchem 2022, 2(4), 357-368 (год публикации - 2022)
10.3390/physchem2040026

6. В. Ильвес, О. Малова, А. Мурзакаев, Т. Султанова, С. Соковнин, М. Уймин, М. Улитко, М. Зуев The effect of annealing in air on the physicochemical properties of CeF3 nanoparticles produced by pulsed electron beam evaporation Proceedings of 8th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects / Edited by Dr. Dmitry Sorokin and Anton Grishkov. – Tomsk : TPU Publishing House, 2022, pp. 962- 969 (год публикации - 2022)
10.56761/EFRE2022.C3-P-037702

7. С. Соковнин, М. Балезин Surface irradiation installation based on URT-0.5M accelerator Proceedings of 8th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects / Edited by Dr. Dmitry Sorokin and Anton Grishkov. – Tomsk : TPU Publishing House, 2022, pp. 328- 333 (год публикации - 2022)
10.56761/EFRE2022.S4-O-005401

8. А. Герасимов, М. Балезин, В. Ильвес, С. Соковнин Investigation of antioxidant properties of cerium oxide nanopowders under nanosecond bremsstrahlung Proceedings of 8th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects / Edited by Dr. Dmitry Sorokin and Anton Grishkov. – Tomsk : TPU Publishing House, 2022, pp. 1294- 1297 (год публикации - 2022)
10.56761/EFRE2022.N1-O-028202

9. В. Ильвес, С. Соковнин, С. Заяц, М. Зуев Luminescence of compacts from mixtures of nano and microcalcium fluoride powders Proceedings of 8th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects / Edited by Dr. Dmitry Sorokin and Anton Grishkov. – Tomsk : TPU Publishing House, 2022, pp. 1148- 1155 (год публикации - 2022)
10.56761/EFRE2022.R1-P-037701

10. В.Г. Ильвес, N. Pizúrová, П.М.Корусенко, С.Ю. Соковнин, М.Е. Балезин, А.C. Герасимов, М.А. Уймин, М.Г.Зуев, A.A. Васин Effect of air annealing on properties of maghemite nanoparticles produced by radiation-chemical method Ceramics International, V. 49, I. 15, pp. 25414-25426 (год публикации - 2023)
10.1016/j.ceramint.2023.05.080

11. В.Г. Ильвес, В.С. Гавико, А.М. Мурзакаев, С.Ю. Соковнин, М.А. Уймин, М.Г.Зуев Phase transformation in air of Bi2O3 nanopowder produced by pulsed electron beam evaporation Ceramics International, V. 49, I. 13, pp. 21848-21854 (год публикации - 2023)
10.1016/j.ceramint.2023.04.007

12. М.Г. Зуев, А.А. Васин, В.Г. Ильвес, С.Ю. Соковнин Новые апконверсионные объемные и нанолюминофоры на основе Sr2Y8−x−yYbyTmxSi6O26 Оптика и спектроскопия, том 131, вып. 5, с. 683-690 (год публикации - 2023)
10.21883/OS.2023.05.55721.55-22

13. С Ю Соковнин, В Г Ильвес, М.Г. Зуев Влияние постоянного магнитного поля на фотолюминесценцию нанофторидов бария и кальция Вакуумная техника и технологии -2023. Труды 30-й Всероссийской научно-технической конференци с международным участием, 20-22 июня 2023г./ под ред. Тетерука Р.А., Анцуковой А.И., Шарифуллиной К.Р.-СПб: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", с.124-128. (год публикации - 2023)

14. С.Ю. Соковнин, А.С. Герасимов, М.Е. Балезин Фото- и радиационно-индуцированный катализ с применением наночастиц FexOy Вакуумная техника и технологии -2023. Труды 30-й Всероссийской научно-технической конференци с международным участием, 20-22 июня 2023г./ под ред. Тетерука Р.А., Анцуковой А.И., Шарифуллиной К.Р.-СПб: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", с.129-134 (год публикации - 2023)

15. С. Ю. Соковнин, В. Г. Ильвес, М. А. Уймин Влияние нагрева в разных средах на свойства нанопорошка фторида кальция «Вакуумная техника и технологии – 2022», с.274-277 (год публикации - 2022)

16. Герасимов А.С., Ильвес В. Г., Соковнин С. Ю., Султанова Т.Р., Улитко М.В., Волочнева В.Д. Biological impact of FexOy nanoparticles Proceedings of 9th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE–2024) , Tomsk, Russia, с. 1189-1195 (год публикации - 2024)
10.56761/EFRE2024.C5-O-010603

17. Ильвес В. Г., Гавико В.С., Мурзакаев А.М., Соковнин С. Ю., Светлова О.А., Зуев М.Г., Уймин М.А. Effect of air annealing on structural, textural, thermal, magnetic and photocatalytic properties of Ag-doped mesoporous amorphous crystalline nanopowders Bi2O3 Nano-Structures & Nano-Objects , 39 (2024) 101319 (год публикации - 2024)
10.1016/j.nanoso.2024.101319

18. Соковнин С. Ю., Ильвес В. Г., Уймин М.А. Effect of annealing in different media and pulse electron beam irradiation on the properties of calcium fluoride nanopowder Ceramics International, 50(9) 15790-15805 (год публикации - 2024)
10.1016/j.ceramint.2024.02.059

19. Ильвес В. Г., Балезин М.Е., Соковнин С. Ю., Корусенко П.М, Зуев М.Г., Уймин М.А. Influence of annealing on the physicochemical properties of 2L ferrihydrite synthesized by radiation-chemical method from iron (III) nitrate Journal of Alloys and Compounds, 1008 (2024) 176542 (год публикации - 2024)
10.1016/j.jallcom.2024.176542

20. Зуев М.Г., Ильвес В. Г., Соковнин С. Ю., Васин А.А., Журавлева Е.Ю. Threshold phenomena in photoluminescence of upconversion micro- and nanophosphors containing Er3+ and Yb3+ ions Optical Materials: X, 24 (2024) 100363 (год публикации - 2024)
10.1016/j.omx.2024.100363

21. Соковнин С. Ю., Балезин М.Е., Ильвес В. Г. Радиационно-химический метод получения нанокомпозита диоксид церия - серебро Вакуумная техника и технологии – 2024. Труды 31-й Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. 25-27 июня 2024 г. / под ред. Д.К. Кострина, С.А. Марцынюкова и В.А. Симона. - СПб. Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ"б 2024, с. 349-352 (год публикации - 2024)

22. Соковнин С. Ю., Балезин М.Е., Ильвес В. Г. Synthesis and properties of ternary composite ferrihydrite-SiO2-silver Proceedings of 9th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE–2024) | Tomsk, Russia, с.1184-1188 (год публикации - 2024)
10.56761/EFRE2024.C5-O-005701

23. Балезин М.Е., Ильвес В. Г., Соковнин С. Ю. Radiation-chemicalsyntesis of composite ferrihydrite-silver Proceedings of 9th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE–2024) , Tomsk, Russia (год публикации - 2024)
10.56761/EFRE2024.S4-P-022302

24. Соковнин С. Ю., Ильвес В. Г., Зуев М.Г. Effect of permanent magnetic field on photoluminescence of barium and calcium nanofluorides Journal of Photochemistry & Photobiology, A: Chemistry, V. 456, 2024, 115846 (год публикации - 2024)
10.1016/j.jphotochem.2024.115846

25. Соковнин С. Ю., Улитко М.В., Балезин М. Е., Ильвес В. Г., Султанова Т.Р. Cytotoxicity and antioxidant activity of iron oxide nanopowders synthesized by radiation-chemical method using different precursors Ceramics International , 50 (2024) 39330–39336 (год публикации - 2024)
0.1016/j.ceramint.2024.07.305

26. Ильвес В. Г., Зуев М.Г., Васин А.А., Корусенко П.М, Соковнин С. Ю., Улитко М.В., Герасимов А.С. Properties of an amorphous crystalline nanopowder Si–SiO2 produced by pulsed electron beam evaporation Materials Chemistry and Physics, 316 (2024) 129026 (год публикации - 2024)
10.1016/j.matchemphys.2024.129026

27. Соковнин С. Ю., Балезин М. Е. Large size shielded metal-ceramic cathodes Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A , 1065 (2024) 169520 (год публикации - 2024)
10.1016/j.nima.2024.169520

28. Герасимов А.С. , Балезин М.Е., Ильвес В. Г., Соковнин С. Ю., Photocatalytic activity of ZnO-Zn nanoparticles after nanosilver covering and annealing Journal of Physics: Conference Series, 2697 (2024) 012007 (год публикации - 2024)
10.1088/1742-6596/2697/1/012007

29. Соковнин С. Ю., Балезин М.Е. Экранированные металлокерамические катоды большого размера Вакуумная техника и технологии – 2024. Труды 31-й Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. 25-27 июня 2024 г. / под ред. Д.К. Кострина, С.А. Марцынюкова и В.А. Симона. - СПб. Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ"б 2024, с. 148-152. (год публикации - 2024)

30. Соковнин С. Ю., Балезин М.Е., Ильвес В. Г. Composite cerium dioxide with silver Proceedings of 9th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE–2024) | Tomsk, Russia, с. 1230-1233 (год публикации - 2024)
10.56761/EFRE2024.R1-O-005702

31. Балезин М.Е., Ильвес В. Г., Соковнин С. Ю. Radiation-chemical synthesis of ferrihydrite - SiO2 composite Proceedings of 9th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE–2024) , Tomsk, Russia, с.423-427 (год публикации - 2024)
10.56761/EFRE2024.S4-P-022301

32. Герасимов А.С., Ильвес В. Г., Соковнин С. Ю., Султанова Т.Р., Улитко М.В. Biological properties of zinc oxide and barium fluoride nanoparticles after nanosilver coating and annealing Proceedings of 9th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE–2024) | Tomsk, Russia, с. 1196-1200 (год публикации - 2024)
10.56761/EFRE2024.C5-O-010604

Публикации

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
При выполнении проекта достигнуты все запланированные конкретные научные результаты. С помощью импульсного электронного испарения на установке НАНОБИМ-2 (PEBE) получены мезопористые нанопорошков (НП) оксида кремния и оксида церия в объеме, достаточном для проведения анализов и экспериментов, часть из которых была отожженна при различной температуре (отмечена цифрой после индекса S ), а затем частично облучена различными поглощенными дозами (ПД) 31,5 и 63 МГр на ускорителе УРТ-1М. С помощью радиационно-химической (РХ) технологии на ускорителе УРТ-0,5М впервые получены мезопористые НП оксидов железа, путем облучения различных прекурсоров в объеме, достаточном для проведения анализов и экспериментов. По этой же технологии впервые было выполнено покрытие наносеребром (nAg) оксидов кремния, церия и железа (ферригидрита (Fhy)), в объеме, достаточном для проведения анализов и экспериментов, в том числе отожженных при различной температуре и облученных различными поглощенными дозами. По этой же технологии впервые был выполнен синтез тройного нанокомпозита Fhy-SiO2-Ag, в объеме, достаточном для проведения анализов и экспериментов. Получены результаты физико-химических исследований полученных порошков, в том числе: РФА, РФЭС, SЕМ, люминесцентных и магнитных исследований. Впервые, с использованием РХ метода, в спиртовом растворе нитратов железа и серебра, проведен синтез мезопористого композита Fhy-Ag. Установлено, что Fhy-Ag не растворяются в воде, в отличие от чистого Fhy, что указывает на ингибирование наночастицами (НЧ) Ag поверхности нанокристаллов AgNO3 и Fhy, которые легко растворяются в воде. Впервые, с использованием РХ метода, в жидкой cпиртовой суспензии коммерческих НП SiO2 (Aerosil90), проведен синтез композитных мезопористых НП Fhy- SiO2. Cуперпозиция дифракционных пиков НЧ Fhy и SiO2 указывает на отсутствие химического взаимодействия между двумя фазами при осаждении НЧ Fhy на поверхность НЧ SiO2, . Впервые, с использованием РХ метода, в водного растворе AgNO3, в присутствии НП CeO2, полученных предварительно методом PEBE, проведен синтез мезопористого композита CeO2-Ag. По данным микроскопии НЧ Ag сферические, гладкие, размером 20 и 50 нм. По данным РФЭС содержание Ag 1.29 ат. %. Отношение атомов [O/Сe] =3.22 значительно отклонялось от стехиометрического.. Впервые, с использованием РХ метода, в спиртовом растворе нитратов железа и серебра c суспензией НП Aerosil90, проведен синтез мезопористого композита Fhy- SiO2-Ag. Композит имеет удельную поверхность (SSA) 29.81 м2/г, объем пор 0.077 cм3/г и размер пор 23.42 нм. В отличие от Fhy-Ag, НП тройного композита не образует устойчивой суспензии в воде и сразу оседают на дно, не имеет магнитных свойств. Сравнение текстурных характеристик Fhy и Fhy-Ag cо свойствами Fhy- SiO2-Ag показало, что SSA тройного композита в 10-18 раз, объем пор в 4-40 раз выше. Все синтезированный композиты перспективны для использования в качестве носителя лекарственных средств. Впервые получены результаты исследований по выбору дисперсантов для стабилизации суспензий НП, проведено измерение дзета-потенциала на анализаторе DT-300. В том числе цитрата натрия (CitNa), полиметакрилата аммония (Darvan), октоксинол-10 (Triton) и полиэтиленимина (ПЭИ) для стабилизации водной суспензии на основе НП Fhy-S95. Установлено, что эффективность дисперсантов снижается в ряду: ПЭИ → Darvan → CitNa → Triton. Исследование фотокаталитической активности (ФКА) НП SiO2при облучении ртутной лампой с дуговым разрядом ДРТ-400 образец SiO2 увеличил скорость ФКА в 1,58 раз по сравнению с контролем, а SiO2-Ag в 5,55 раз. Показано что соотношение значений ширины спектральной зоны материала и спектральной характеристики источника излучения играет важную роль в ФКА НП. Серия экспериментов с использованием НП SiO2, Fe2O3, в том числе покрытых nAg на линиях клеток DHF и Hela показало, что покрытие nAg в среднем позволило увеличить цитотоксичность НЧ. Впервые установлено, что для образцов SiO2-Ag и Fe2O3-Ag наблюдается избирательное повышение токсичности в отношении опухолевой культуры Hela, снижая ее жизнеспособность максимум на 65% и 43% соответственно. Исходя из этого, можно сделать вывод, что данные образцы обладают большим потенциалом в качестве агентов противоопухолевой терапии. Облучение НЧ FexOy, в том числе отожженных образцов, не привело к улучшению цитотоксического действия. НП FexOy показали наиболее интересную картину ингибирования пероксида водорода. Что касается воздействия на опухолевую линию, антиоксидантная активность отмечается только у образца FexOy S400. Его активность позволила зафиксировать повышение жизнеспособности более чем в 15 раз, по сравнению с перекисным контролем.. Загрузочная способность НП BaF2 и SiO2+5%MnO2 оказалась на примерно одном и том же уровне 0,083 и 0,075 мг лек/мг, соответственно. Учитывая то, что SSA НЧ SiO2+5%MnO2 (176 м2/г) в несколько раз выше, чем у BaF2 (19 м2/г), впервые установлено, что механизм загрузки лекарств основан на адсорбировании молекул препарата в мезопорах НЧ, так как размер и объем пор данных образцов практически не отличается: 29,3 и 20,8 нм и 0,46 и 0,52 см3/г для BaF2 и SiO2+5%MnO2 соответственно, и наблюдается одинаковая загрузочная способность. Установлено, что покрытие nAg уменьшает, а отжиг увеличивает загрузочную способность НП. Частицы nAg на поверхности композита мешают эффективному адсорбированию лекарственного препарата, для BaF2+Ag S0 уменьшение до 0,047мг лек/мг. В то же время отжиг благоприятно сказывается на загрузочной способности НП, т.к. термическая обработка позволяет очистить поры от примесей, газов и влаги, которые напрямую влияют на эффективность присоединения препаратов к НП, для НП BaF2 S200 и BaF2+Ag S200 рост до 0,091 и 0,05 мг лек/м, соответственно. Впервые установлено, что при наложении постоянного магнитного поля наблюдаются сдвиги максимумов полос спектров фотолюминесценции (ФЛ) для НП оксидов церия, железа и кремния, в том числе после отжига при различных температурах и облучения. Кроме того, наблюдаются новые полосы свечения. Для всех рассмотренных НП возможно, что сдвиги максимумов полос являются следствием взаимодействия постоянного магнитного поля с магнитными моментами НЧ, которые имеют дефектную природу. Природа новых полос ФЛ обусловлена, по-видимому, центрами окраски, возникающими в НП при облучении. Созданы экранированные металлокерамические катоды большого размера (ширина пучка до 450 мм) с неоднородность плотности тока пучка электронов <15%. По результатам работ написаны и опубликованы 8 статей в ведущих научных журналах, 5 в журналах Q1 и 3 в Q2. В течении года сделаны доклады на профильных научных конференциях: 6 устных и 2 стендовых. Сделаны рекомендации по направлению дальнейших исследований в рамках поданного проекта на конкурс РНФ, а также возможной коммерциализации полученных результатов.

Публикации

Возможность практического использования результатов
Полученные результаты позволят сделать вывод о перспективе применения нанопорошков некоторых оксидов металлов, полученных испарением мишени импульсным электронным пучком в газе низкого давления, и композитов на их основе, в том числе с наноразмерным серебряном покрытием, для медико-биологического применения, в том числе для создания мультимодальных агентов, сочетающих лечебные, контрастные (для МРТ и рентгена) и дезинфицирующие качества, а также для адресной доставки лекарств. Полученные результаты позволят сделать вывод о перспективе получения нанопорошков некоторых оксидов металлов и и композитов на их основе радиационно-химическим методом, в том числе при использовании различных прекурсоров одного или разных металлов, для медико-биологического применения, в том числе для создания мультимодальных агентов, сочетающих лечебные, контрастные (для МРТ и рентгена) и дезинфицирующие качества, а также для адресной доставки лекарств. Исследование физико-химических свойств нанопорошков оксидов и фторидов металлов (чистых и допированных) позволят оценить перспективу использования их в качестве лекарственных препаратов и антиоксидантов, а также изучить механизм вступление в окислительно-восстановительные реакции и ингибирование активных форм кислорода. Изучение нанопорошков оксидов и фторидов металлов, полученных физическим методом, или систем из этих оксидов с наноразмерным покрытием из серебра позволят определить антибактериальные и противовирусные свойства. В дальнейшем будут разработаны основы технологии получения нанопорошков некоторых оксидов и фторидов металлов методом испарения импульсным электронным пучком, в том числе управления текстурным и свойствами как на этапе получения порошков, так и в дальнейшем, путем их отжига в разных газовых средах при различных температурах, а также облучения релятивистким электронным пучком. Кроме того, будут разработаны основы радиационно-химической технологии управляемого покрытия нанопорошков оксидов и фторидов металлов нанослоем серебра, в том числе с использованием наносекундных ускорителей электронов. В целом это позволит затем выйти на этап доклинических испытаний полученный активных наноразмерных субстанций разного состава.