Данные для цитирования: . ВЛИЯНИЕ НАНОЧАСТИЦ ЗОЛОТА НА СВОЙСТВА ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫХ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ // Евразийский Союз Ученых — публикация научных статей в ежемесячном научном журнале. Технические науки. ; ():-.
Проблема диверсификации ассортимента текстильных материалов для изделий легкой промышленности может быть решена, в том числе, и посредством внедрения в текстильное производство нанотехнологий. Расширение ассортимента в современных условиях продиктовано стремлением к улучшению качества текстильных изделий по целой совокупности признаков (комплексному показателю). Необходимость модификации текстильных материалов наночастицами металлов объясняется стремлением придать материалам для изделий легкой промышленности специфические утилитарные способности, например, к обеззараживанию и нейтрализации микроорганизмов, улучшению гигиенических свойства изделий.
Для проведения экспериментальных работ были выбраны образцы трикотажных полиакрилонитрильных (ПАН) полотен, вырабатываемый на предприятии Концерн «Курсктрикотажпром».
Making gold nanoparticles with lasers
Образцы были обработаны коллоидным водным раствором наночастиц золота АuБион-2 (ТУ 9154-001-93099853-06)», разработанный ООО НПО «БИОТЕСТ, в концентрациях 5%, 11%, 17%. Применялось высушивание данных образцов в разных условиях: естественных и в сушильном шкафу (время сушки 15 минут при температуре 120 ˚С).
С целью разработки метода контроля малого количества наночастиц золота и выявления влияния наночастиц золота на изменение свойств ПАН волокон разработана программа проверки исследований, которая включает следующие этапы:
- Обработка материалов наночастицами золота в разных концентрациях.
- Получение рамановских спектров до и после обработки текстильных материалов наночастичами золота в разных концентрациях.
- Обработка полученных рамановских спектрограмм с использованием математических методов.
- Разработка математической модели рамановских спектров.
- Исследование изменения гигиенических свойств трикотажных полотен при нанесении наночастиц золота.
- Исследование изменения биологических свойств трикотажных полотен при нанесении наночастиц золота.
- Построение комплексного показателя качества трикотажных полотен до и после обработки наночастицами золота.
С целью проведения эксперимента была разработана методика приготовления и исследования образцов волокон на атомно-силовом микроскопе (АСМ). Образцы элементарных волокон были обработаны в 5%, 11% и 17% растворах наночастиц золота с размером 10нм и 5,5 нм в условиях кафедры химии Юго-Западного государственного университета (ЮЗГУ).
С целью изучения поверхности и контроля трикотажных материалов, модифицированных металлическими наночастицами золота, в работе проводилось исследование элементарных волокон с помощью обработки их на атомно-молекулярном уровне с применением отечественных методов АСМ на приборах: Solver-Р47 и Solver-РRO. Исследование проводилось на базе лаборатории нанотехнологий ЮЗГУ. В результате были получены рамановские спектрограммы, которые выборочно представлены на рисунке 1.
Наночастицы золота в косметике. Как мы создали ноу-хау
Рисунок 1. Спектрограммы рамановского комбинационного рассеяния света:
а — спектрограмма ПАН волокна без наночастиц золота 5,5 нм; б — спектрограмма ПАН волокна с нанесенными наночастицами золота 5,5 нм, высушенного в естественных условиях
Для проведения математического моделирования рамановских спектров с целью выявления малого количества наночастиц золота на первом этапе был предложен метод компьютерного моделирования фоновых составляющих рамановских спектров.
Учет фоновой люминесцентной составляющей производился путем их оцифровки. Выборочно результаты приведены на рисунке 2.
При этом аналитический вид фоновых люминесцентных составляющих спектрограмм представлен математической моделью (1), которая была получена регрессией с использованием нескольких отрезков полинома, реализуемой комбинацией встроенных функций программы Mathcad loess и interp [1, с. 9]:
(1)
Полученные в результате моделирования графические данные оцифрованных фоновых люминесцентных составляющих спектрограмм Al(Xii), A_l(Xlii) в зависимости от волновых составляющих Хii, X1ii и начальных составляющих спектрограмм Ei1, Eli1 в зависимости от волновых составляющих Ei0, Еi0 представлены на рисунке 2.
Рисунок 2. Совместные графические данные оцифрованных фоновых люминесцентных и начальных составляющих спектрограмм:
а — спектрограмма ПАН волокна без наночастиц золота 5,5 нм; б — спектрограмма ПАН волокна с нанесенными наночастицами золота, высушенного в естественных условиях 5,5 нм
Результаты математического моделирования фоновых составляющих и начального спектра дают возможность математического вычитания из начального спектра фоновых составляющих и, таким образом, можно избавиться от фоновых люминесцентных составляющих рамановских спектрограмм [2, с. 38]. Анализ результатов, полученных в результате вычитания спектров, показал, что интенсивность спектра волокна, обработанного наночастицами золота, высушенного в различных условиях отличается от интенсивност спектра не обработанного волокна.
Проведем нормировку спектральных составляющих относительно пика Ei0=2280 см -1 спектра волокна без наночастиц золота. В результате на рисунке 3 выборочно представлены нормированные спектрограммы без фоновых люминесцентных составляющих.
Рисунок 3. Нормированные спектрограммы относительно пика E i0=2283 см -1 без фоновых люминесцентных составляющих:
а — спектрограмма ПАН волокна без наночастиц золота 5,5 нм; б — спектрограмма ПАН волокна с нанесенными наночастицами золота 5,5 нм, высушенного в естественных условиях
Сравнительный анализ моделирования фоновых составляющих всех образцов показал, что интенсивность спектров ПАН-волокон, обработанных наночастицами золота выше интенсивности необработанных волокон.
На следующем этапе было проведено математическое моделирование параметров пиков спектров волокон в программе Matcad [3] с использованием функции dnorm (где М — математическое ожидание, s — среднее квадратическое отклонение):
(2)
По аналогии в соответствии с выражением (2) было проведено моделирование всех образцов без наночастиц золота и с наночастицами коллоидного золота при высушивании в различных условиях.
Графические результаты моделирования представлены на рисунке 4.
Рисунок 4. Графики пиков начальных составляющих спектров в без наночастиц золота и с наночастицами золота
Анализ результатов моделирования показал, что наблюдается значительное уменьшение разброса пиков спектрограмм ПАН-волокон, модифицированных наночастицами золота. При этом способ высушивания практически не имеет значения. При этом кроме различной интенсивности спектров наблюдается разница волновых чисел рамановских спектров обработанных и необработанных волокон, что наглядно подтверждается совмещенными графиками пиков на рисунке 4.
Для исследования изменений свойств ПАН-материалов были проведены испытания в условиях кафедры физической химии и химической технологии ЮЗГУ. Результаты определения гигроскопических свойств исследуемых образцов представлены в таблице 1.
Таблица 1
Результаты исследования свойств образцов ПАН волокон
Источник: euroasia-science.ru
Биосовместимые наночастицы золота для диагностики и лечения рака
—> +7 926 604 54 63 address
Международная группа исследователей, в которую входят специалисты НИТУ «МИСиС» и Университета Клемсона (Clemson University, Клемсон, США), сообщает о новом способе получения наночастиц золота, основанном на синтезе под воздействием ультрафиолета. Технология исключает использование агрессивных химических агентов, полученные наночастицы безопасны для организма и могут применяться для диагностики и терапии онкологических заболеваний.
Статья с описанием нового метода опубликована в журнале Biomaterials Science.
Онкологические заболевания — одна из самых распространённых причин смерти. Продолжается поиск способов диагностики и терапии рака, в том числе с использованием нанотехнологий.
Золотые наночастицы используются в процессе катализа, в электронике, солнечных элементах, большой интерес они представляют и с точки зрения биомедицины. Их важное преимущество — наличие свойств, необходимых для так называемого биоимиджинга, то есть детальной диагностики опухоли и последующей терапии.
В качестве агентов для биоимиджинга золотые наночастицы обычно используют в компьютерной томографии. Терапию опухоли с применением наночастиц золота можно проводить за счёт так называемой фототермической терапии, когда частицы сначала накапливаются в опухоли, а потом разогреваются под действием внешнего поля и уничтожают раковые клетки.
При этом существующие методы получения золотых наночастиц обычно требуют использования достаточно агрессивных химических агентов, что затрудняет их дальнейшее использование в биомедицине, либо требуют нескольких стадий синтеза, что удорожает производство.
Новый способ получения золотых наночастиц более «эколологичен». Соль золота HAuCl4 смешивается с сополимером в составе: полимолочная кислота-полиэтиленгликоль в присутствии поливинилового спирта и особого фотоинициатора Irgacure. Технология исключает использование агрессивных веществ и химических агентов, токсичных для живого организма.
«Несмотря на длинный и немного пугающий названиями список компонентов, все они в высокой степени биосовместимы и активно используются в биомедицине, — пояснил один из соавторов работы, научный сотрудник лаборатории «Биомедицинские наноматериалы» НИТУ «МИСиС», PhD Роман Акасов. — Полученная смесь перемешивается под действием ультразвука, формируя двойную эмульсию вода-масло-вода. Дальше её можно облучить ультрафиолетом, в результате чего в растворе происходит формирование наночастиц золота. При этом частицы окружены полимером, который придаёт им свойства биосовместимости и устойчивости в водных растворах. Эмульсия при этом превращается из беловато-прозрачной в красную, что является индикатором успешного проведения фотополимеризации. Размер частиц в наших экспериментах составлял около 100 нанометров, что привлекательно для биомедицинских применений, и частицы не были токсичны для клеток».
Также в работе авторам удалось показать, что золотые наночастицы накапливаются в цитоплазме клеток — как опухолевых глиомных, так и иммунных клетках макрофагах. Это открывает возможности индивидуальной диагностики и терапии опухолевых заболеваний. В дальнейшем планируется модифицировать поверхность наночастиц специальными молекулами, чтобы адресно находить опухоль в организме. Однако исследователи предлагают и другой вариант использования метода — как биоконструктор.
Полученные эмульсии могут вводиться в клетку или даже организм ещё до этапа фотополимеризации — процесса синтеза полимеров под воздействием света — и синтезироваться в золотые наночастицы непосредственно в исследуемой ткани. При этом по свойствам полученных наночастиц можно будет судить об особенностях живой среды, в которой они находятся, что может быть важным инструментом для изучения биологии клетки и процессов, которые происходят в ней.
В настоящий момент группа продолжает серию лабораторных опытов в рамках доклинического этапа исследований.
Источник: 22century.ru
Новости: Новые Материалы
Рисунок 2. Демонстрация стабильности наночастиц золота при различных уровнях рН, в присутствии соли (NaCl), при нагревании и при повторном растворении после криосушки.
Рисунок 3. а-с) Изображения просвечивающей электронной микроскопии наночастиц, полученных при добавлении разных количеств прекурсора. d-f) Оптические спектры поглощения при различных температурах. На вставках — фотографии растворов.
Рисунок 4. а) Эволюция спектров поглощения для 4-нитрофенола в присутсвии наночастиц золота при 20 0С . b) Зависимость концентрации 4-нитрофенола от времени восстановления при различных температурах.
«Умные» и стабильные наночастицы золота
| of your page —> |
| Tweet |
Наночастицы золота из-за их уникальных физических и химических свойств вызывают большой интерес у исследователей. Главная проблема успешной работы с ними заключается в том, что наночастицы весьма неустойчивы и стремятся к агрегации, что приводит к потере свойств материала, связанных с наноразмерным эффектом. Используя в качестве стабилизирующего агента полимеры, можно не только поддержать стабильность наночастиц, но и создать новый материал, свойства которого будут взаимодополняться его компонентами.
В работе, опубликованной в Journal of Materials Chemistry, получали коллоидные наночастицы золота, стабилизированные модифицированным декстраном (DexPNI). Подобные структуры очень привлекательны, благодаря возможности обратимого изменения их свойств в зависимости от температуры или уровня рН.
Декстран — природный полисахарид, часто используемый в биомедицинских приложениях, благодаря его биосовместимости и способности к биологическому разложению. Другим его значительным свойством является сильно разветвленная структура, что может обеспечить большую стабилизацию наноматериалов, чем другие связывающие лиганды.
Для придания полимеру обратимых свойств макромолекулы декстрана модифицировали полиметил-н-изопропилакриламидом. Полиметил-н-изопропилакриламид является одним из самых популярных «умных» полимеров и интенсивно используется как ключевой материал для получения «умных» материалов. В качестве источника золота использовали HAuCl4, а в качестве восстановителя-NaBH4. Образующиеся наночастицы связываются с DexPNI за счет взаимодействия с тиольными группами (рисунок 1).
За счет того, что наночастицы окружены макромолекулами DexPNI, они демонстрируют длительную стабильность при нагревании, высокой концентрации соли и большом диапазоне рН (рисунок 2). Кроме того, когда температура выше 35 0 С, прекращается каталитическое действие наночастиц золота. Такие материалы могут найти применение в качестве «умных» сенсоров и катализаторов.
Морфология наночастиц и их оптические спектры поглощения сильно зависят от концентрации HAuCl4. Чем больше концентрация прекурсора, тем больше наночастицы и тем разнообразнее их форма (рисунок 3).
Источник: www.nanometer.ru