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

Развеиваем мифы о профессии декоратора Развеиваем мифы о профессии декоратора

Чем занимается декоратор?

GQ
Возможно, у вас уже все есть: разбор гардероба в 4 простых правилах Возможно, у вас уже все есть: разбор гардероба в 4 простых правилах

Почему бы не заняться разбором гардероба прямо сейчас?

Правила жизни
Крах идеала Крах идеала

Что такое красота? Универсальна ли она для всех?

Вокруг света
Почему поколение Z уходит из корпораций и выбирает франшизы Почему поколение Z уходит из корпораций и выбирает франшизы

Почему зумеры выбирают вместо корпоративной стабильности предпринимательство?

Forbes
Одежда-антистресс Одежда-антистресс

Что включить в дофаминовый гардероб

Лиза
Плохой «ритм» сна связан с 83 болезнями Плохой «ритм» сна связан с 83 болезнями

Люди плохо представляют, сколько они на самом деле спят

ТехИнсайдер
Какое пиво лучше с оливье, борщом, окрошкой: ответ специалиста Какое пиво лучше с оливье, борщом, окрошкой: ответ специалиста

Крайне необычный варианты гастрономической пары к пиву

Maxim
Инвесторы стали избирательнее и осторожнее Инвесторы стали избирательнее и осторожнее

Агробизнес продолжает планировать инвестиции в развитие

Агроинвестор
Бесплатные приложения для планирования: какое выбрать Бесплатные приложения для планирования: какое выбрать

Бесплатные приложения-планировщики: чем отличаются и какое стоит попробовать?

Inc.
Борьба за наследство Борьба за наследство

Диадохи: наследники Александра Македонского, развалившие его империю

Дилетант
Животные Камчатки и трудничество на Валааме: где в России есть волонтерские программы Животные Камчатки и трудничество на Валааме: где в России есть волонтерские программы

Волонтерские программы в России: от Камчатки до Санкт-Петербурга

Forbes
Диета одного дня Диета одного дня

Сутки в неделю без животных продуктов – в чем польза

Лиза
В своем праве В своем праве

Как вернуть деньги за некачественный товар или услугу

Лиза
Кто живет на чердаке Кто живет на чердаке

Как оформить квартиру в стиле лофт, не ломая стены

Лиза
С любовью к русской песне, фолк-группа «Красива» С любовью к русской песне, фолк-группа «Красива»

О силе традиций, народной музыке, женской дружбе и не только – в нашем интервью

Лиза
Без паники Без паники

Как не дать гиперответственности превратить жизнь в постоянный стресс

Лиза
Едем в Гагры? Едем в Гагры?

Самые популярные курорты СССР, где отдыхали наши бабушки и дедушки

Лиза
Зеленый доктор Зеленый доктор

Чем больше «травы» – тем меньше вес

Лиза
Терапия бездельем: что такое бедроттинг и почему зумеры полюбили валяться в постели Терапия бездельем: что такое бедроттинг и почему зумеры полюбили валяться в постели

Bed rotting: обычная лень или способ восстановить силы?

Forbes
Легенда Сибири Легенда Сибири

Словно драгоценную чашу держит Бурятия священный Байкал

Лиза
Кнут Гамсун Кнут Гамсун

Кнут Гамсун говорил от имени нации и тем сильно её скомпрометировал

Дилетант
Okean в океане Okean в океане

Актуальная модельная линейка Okean интересного бренда Okean Yachts

Y Magazine
Такой бал Такой бал

Как устроить бал выпускнику даже там, где это кажется невозможным

Новый очаг
Кадровый агропотенциал Кадровый агропотенциал

Роль государства и бизнеса в решении проблемы дефицита персонала

Агроинвестор
«Никита Пустосвят. Спор о вере» «Никита Пустосвят. Спор о вере»

Знаменитая картина Василия Перова, посвященная расправе со старообрядцами

Дилетант
Мальчик или девочка? Вероятность рождения сына или дочери не равна 50/50 Мальчик или девочка? Вероятность рождения сына или дочери не равна 50/50

Как возраст матери играет ключевую роль в определении пола будущего ребенка

ТехИнсайдер
Конфликт как процесс изменения социальных ролей и нарушения личных границ Конфликт как процесс изменения социальных ролей и нарушения личных границ

Что такое конфликт и из чего он состоит?

Forbes
Золотой век английской карикатуры Золотой век английской карикатуры

«Отечество карикатуры и пародии» — об Англии Георгианской эпохи

Дилетант
«Не ждите сразу москвичей с деньгами». Как оценить рынок для открытия турагентства «Не ждите сразу москвичей с деньгами». Как оценить рынок для открытия турагентства

Как оценить рынок внутреннего туризма и открыть собственный бизнес

Inc.
Блогер рассказал, как надо правильно вести себя в Японии, и развеял стереотип о запретах на открытую одежду в общественных местах Блогер рассказал, как надо правильно вести себя в Японии, и развеял стереотип о запретах на открытую одежду в общественных местах

Правила поведения в японском обществе, которые помогут путешественникам

Maxim
Открыть в приложении