Рецепт наночастиц для биомедицины и архитектура, вдохновленная стрекозой

Наука и жизньНаука

Вести из лабораторий и экспедиций

Пористый кремний и золото: рецепт наночастиц для биомедицины

Кремниевые наночастицы биосовместимы, поэтому они представляют интерес для медицинских применений. Производить их можно как химическими методами, так и физическими. При синтезе химическими методами наночастицы могут быть загрязнены остаточными продуктами реакций, в том числе токсичными, от которых надо избавляться. Физические методы, например метод лазерной абляции кремния в жидкости, дают возможность получать наночастицы высокой чистоты, что важно для хорошей биосовместимости. Суть метода состоит в выбивании вещества с поверхности металлической мишени лазерным лучом. Вещество поверхностного слоя металла испаряется или сублимируется в жидкой среде в виде свободных молекул, атомов и ионов, которые затем агломерируют с образованием наночастиц.

Наночастицы из кремния могут выступать в качестве агентов для фотогипертермии при лечении опухолей. Наночастицы помещают в область, где расположена злокачест-венная опухоль, и облучают светом в окне прозрачности биологической ткани (ближний ИК-диапазон). Поглощая инфракрасное излучение, наночастицы нагреваются сами и нагревают окружающие ткани. При температуре выше 42°С опухоль разрушается, в то время как здоровая ткань без наночастиц остаётся целой. Однако кремний недостаточно хорошо нагревается в ближнем ИК-диапазоне из-за слабого поглощения излучения. Увеличить эффективность нагрева можно либо повысив концентрацию наночастиц, что плохо для биосовместимости и биодеградируемости, либо модифицировав их благородными металлами, например золотом, — тогда за счёт плазмонного поглощения нагрев будет больше.

Сотрудники кафедры общей физики и молекулярной электроники физического факультета МГУ совместно с коллегами из Института автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН усовершенствовали метод создания кремниевых наночастиц, декорированных более мелкими золотыми частицами. Пластины кристаллического кремния и плёнки пористого кремния помещали в изопропиловый спирт, куда добавляли золотохлористоводородную кислоту. В результате в процессе абляции возникали нанокомпозиты со структурой типа «ядро-спутник»: кремниевое ядро размером несколько сотен нанометров, декорированное золотыми кластерами с характерными размерами, не превышающими нескольких десятков нанометров.

Отличие нагрева наночастиц из чистого кремния и частиц, декорированных золотом, при облучении их лазером в ближней ИК-области. Из схемы видно, что частицы со структурой «ядро-спутник» нагреваются существенно сильнее. Рисунок предоставлен пресс-службой МГУ им. М. В. Ломоносова

В ходе экспериментов выяснилось, что использование для абляции пористого кремния улучшает распределение нанокомпозитов по размерам: в случае монокристаллического кремния средний размер частиц получался 600 нм с широким распределением по размерам, а в случае пористого кремния он составил 200 нм, и распределение по размерам стало существенно уже. Частицы с меньшим размером обладают двумя преимуществами. Во-первых, их легче внедрять в живые организмы. Во-вторых, расчёт плазмонного поглощения для ближнего ИК-диапазона (длины волн вблизи 800 нм) показывает, что для наночастиц со средним размером 210 нм реализуются оптимальные условия для нагрева. При этом декорирование золотом обеспечивает дополнительное увеличение эффективности нагрева в три раза по сравнению с использованием частиц без декорирования.

Исследователи считают, что предложенный метод открывает путь к массовому производству гибридных наночастиц на основе кремния не только для биомедицинских, но и для фотонных, оптоэлектронных и сенсорных применений.

Результаты работы опубликованы в журнале «Q1 ACS Applied Nano Materials».

Татьяна Зимина. По информации пресс-службы МГУ им. М . В . Ломоносова.

Сколько органического углерода на арктическом шельфе?

В климатической системе Земли важную роль играет органическое вещество, поскольку это один из основных источников парниковых газов. Поэтому, если знать баланс его поступления с континентов в моря и океаны и объёмы захоронения, можно строить прогнозные модели климатических изменений.

Нынешнее глобальное потепление сильнее всего отражается на природной среде Арктики. Здесь темпы роста среднегодовой температуры в три раза превышают таковые в других регионах мира. Происходит деградация вечной мерзлоты, высвобождается органиче-ское вещество, хранившееся в ледовом плену со времён последнего оледенения. Подобное интенсивное высвобождение органического вещества и вовлечение его в биологические циклы способно не только кардинально изменять протекание биологических процессов, но и вызывать закисление океана и, как следствие, увеличивать поток углекислого газа в атмосферу Земли.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Говорим ли мы прозой? Говорим ли мы прозой?

Зачем нужен словарь для языка, которым мы пользуемся каждый день?

Наука и жизнь
Олег Мельников: «Спрос на банковское сопровождение контрактов растет из года в год» Олег Мельников: «Спрос на банковское сопровождение контрактов растет из года в год»

О значении механизма банковского сопровождения и его будущих возможностях

Ведомости
11 способов становиться немного умнее каждый день 11 способов становиться немного умнее каждый день

Интеллект, как и тело, требует правильного питания и регулярных тренировок

Psychologies
Исследование: что такое для российских компаний кадровый резерв, как (и зачем) его формировать Исследование: что такое для российских компаний кадровый резерв, как (и зачем) его формировать

Что такое кадровый резерв и кто его формирует?

Inc.
«Стекло в пуантах — прошлый век» «Стекло в пуантах — прошлый век»

Почему в профессии балерины так важны верные партнеры и любовь к своему делу

OK!
Александр Гронский и Алина Глазун Александр Гронский и Алина Глазун

Арт-паверкапл художницы Алины Глазун и фотографа Александра Гронского

Собака.ru
«Операция „Барбаросса“: Начало конца нацистской Германии» «Операция „Барбаросса“: Начало конца нацистской Германии»

Что мешало немцам продвигаться к Москве

N+1
Кто даст мне сто долларов? Кто даст мне сто долларов?

Аукционные дома Sotheby’s и Christie’s: инструкция по применению

Weekend
Безопасно ли прыгать в сухие листья Безопасно ли прыгать в сухие листья

Прыжки в кучи сухих листьев могут представлять опасность для здоровья

ТехИнсайдер
Бренды и тренды Бренды и тренды

Будущее автомобилей направлено исключительно вверх

Men Today
В этот раз я не родился курьером В этот раз я не родился курьером

Ведь доставлять можно не только продукты... можно нести что-то большее

Правила жизни
Тихая охота Тихая охота

Как правильно и безопасно собирать грибы осенью

Лиза
Как подключить телефон к машине: 3 способа Как подключить телефон к машине: 3 способа

Зачем подключать телефон к машине и как это сделать?

РБК
Законы подземных мелодий Законы подземных мелодий

Репортаж из столичного метро: чем живут музыканты под землей

Монокль
5 привычек, которые бесят всех врачей 5 привычек, которые бесят всех врачей

Почему врач не может поставить вам правильный диагноз?

Maxim
Павел и Зепюр Прилучные: «Нет ничего важнее семьи, все остальное может подождать» Павел и Зепюр Прилучные: «Нет ничего важнее семьи, все остальное может подождать»

Мне очень сложно без Зипи. Я такой человек, мне необходимо, чтобы она была рядом

Коллекция. Караван историй
Держим Марка Держим Марка

Марк Эйдельштейн – об умении видеть красоту и проверке себя на черствость

VOICE
Первый звонок, линейка, букеты цветов: почему учебный год начинается именно 1 сентября Первый звонок, линейка, букеты цветов: почему учебный год начинается именно 1 сентября

Почему именно 1 сентября отмечается День знаний в России и странах бывшего СССР

ТехИнсайдер
16 эффективных способов восстановления после эмоционального выгорания 16 эффективных способов восстановления после эмоционального выгорания

Эмоциональное выгорание — это не просто временное состояние усталости

Inc.
И снова в Канны И снова в Канны

Эту модель верфь выпустила в пару к уже строящейся As8 — более крупной яхте

Y Magazine
Литературное путешествие: 5 книг, где действие разворачивается в необычных локациях Литературное путешествие: 5 книг, где действие разворачивается в необычных локациях

Литературный тур по экзотическим странам: от Османской империи до вечных льдов

ТехИнсайдер
Вместо дефолта — неукротимая инфляция Вместо дефолта — неукротимая инфляция

Мир продолжает жить в кредит, но менять никто ничего не планирует, да и не может

Монокль
Налоговые оговорки в договорах: защита бизнеса от налоговых рисков Налоговые оговорки в договорах: защита бизнеса от налоговых рисков

Что такое налоговые оговорки?

Inc.
«Сапсан» «Сапсан»

Как охотятся сапсаны?

N+1
Лариса Голубкина: «Напрасно меня пытались не пустить к Миронову в Париж» Лариса Голубкина: «Напрасно меня пытались не пустить к Миронову в Париж»

Рязанов и Карасик просто шеи свернули. Кажется, я им сильно мешала...

Коллекция. Караван историй
Вадим Селезнев Вадим Селезнев

Вадим Селезнев: вместе с однокурсником шесть лет играл в команде КВН DasISTfak’t

Правила жизни
«Холодный мир – это наше достояние» «Холодный мир – это наше достояние»

Что такое криосфера? Можно ли использовать знания о ней в повседневной жизни?

Знание – сила
Нино Шаматава и Алиса Ушаакова Нино Шаматава и Алиса Ушаакова

Ushatava до вмешательства человека — простое екатеринбургское ателье

Собака.ru
Ангелина Поплавская: «Сейчас я понимаю — мое от меня не уйдет» Ангелина Поплавская: «Сейчас я понимаю — мое от меня не уйдет»

Три с половиной года — только пробы, пробы, пробы — и ни одного утверждения

Коллекция. Караван историй
Алина и Лилиана Григалашвили Алина и Лилиана Григалашвили

Алина и Лилиана Григалашвили — главные фэшн-сестры русской моды

Собака.ru
Открыть в приложении