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

О чём пишут научно-популярные журналы мира О чём пишут научно-популярные журналы мира

Сколько деревьев должно быть в городе и друг ли нам автомобиль

Наука и жизнь
Дэвид Хокни: большой всплеск Дэвид Хокни: большой всплеск

В 88 лет Дэвид Хокни сумел остаться актуальным в XXI веке

Монокль
Во всем мире Во всем мире

Скорость исчезновения ледников, трещины на Гренландии и права горы

Знание – сила
История культового символа Лондона: почему телефонные будки красного цвета История культового символа Лондона: почему телефонные будки красного цвета

Почему телефонные будки Лондона окрашены именно в яркий красный цвет?

ТехИнсайдер
Убить Лумумбу Убить Лумумбу

Патрис Лумумба был одним из самых мужественных лидеров своего поколения

Знание – сила
Жизнь без гаджетов Жизнь без гаджетов

Как прекратить сидеть в телефоне: 9 шагов к цифровой свободе

Лиза
Доставка опережает Доставка опережает

Из-за чего этот труд курьеров перестает быть высокооплачиваемым

Ведомости
Почему свистит ремень генератора и как его проверить Почему свистит ремень генератора и как его проверить

Свистит ремень генератора: что делать и как проверить

РБК
Одежда и надежды Одежда и надежды

Красивые книги о моде

Weekend
Список уловок телефонных мошенников: разбираем самые частые способы обмана Список уловок телефонных мошенников: разбираем самые частые способы обмана

Список из самых распространенных атак телефонных мошенников

Maxim
Простой шаг, который сделает еду, разогретую в микроволновке, по-настоящему вкусной Простой шаг, который сделает еду, разогретую в микроволновке, по-настоящему вкусной

Зачем менять уровень мощности СВЧ-печи?

VOICE
Цифровой «наставник»: почему бизнесу выгоднее обучать, а не увольнять сотрудников Цифровой «наставник»: почему бизнесу выгоднее обучать, а не увольнять сотрудников

Переквалификация превращается в главный инструмент устойчивости компаний

Forbes
Стресс на работе: как распознать и что делать Стресс на работе: как распознать и что делать

Основные факторы возникновения стресса на работе и его влияние на организм

Inc.
Правда ли, что собаки больше подходят экстравертам? Все не так очевидно Правда ли, что собаки больше подходят экстравертам? Все не так очевидно

Откуда пошел стереотип, что экстравертам нужны собаки и так ли это?

ТехИнсайдер
Код руды: как оптимизировать измельчение руды с помощью искусственного интеллекта Код руды: как оптимизировать измельчение руды с помощью искусственного интеллекта

Какие цифровые инструменты используются при измельчении руд

ТехИнсайдер
На двух софтах На двух софтах

Почему российские компании продолжают работать на смешанном софте

Ведомости
Полет Fram2 Полет Fram2

Командиром этого полета был Ван Чунь – миллионер, оплативший полет участников

Наука и техника
Жизнь и любовь Александра Митты Жизнь и любовь Александра Митты

В кино я, как и во всем, старался остаться в детстве

Коллекция. Караван историй
Отключили мобильный интернет: новая реальность российского цифрового пространства Отключили мобильный интернет: новая реальность российского цифрового пространства

Кто страдает от отключений интернета и как бизнесу адаптироваться к этому

Inc.
Лето, прощай! Лето, прощай!

Что нужно успеть сделать на даче до конца августа

Лиза
Все фильмы и сериалы Джеймса Ганна от худшего к лучшему Все фильмы и сериалы Джеймса Ганна от худшего к лучшему

Фильмы Джеймса Ганна от инди-ужасов до супергероев Marvel и DC

Maxim
В режиме «не беспокоить»: что такое синдром цифровой усталости, чем он опасен и как с ним бороться В режиме «не беспокоить»: что такое синдром цифровой усталости, чем он опасен и как с ним бороться

Как зумеры столкнулись с выгоранием от бесконечного скроллинга социальных сетей

Правила жизни
Что делать, если бизнес приносит убытки Что делать, если бизнес приносит убытки

Какие шаги помогут стабилизировать ситуацию, если предприятие работает в минус

Inc.
10 фильмов про Супермена, от худших к лучшим 10 фильмов про Супермена, от худших к лучшим

Самые лучшие и самые худшие фильмы про Супермена

Maxim
4 книги, которые советует прочитать лидер книжного клуба Skolkovo Alumni Андрей Мигель 4 книги, которые советует прочитать лидер книжного клуба Skolkovo Alumni Андрей Мигель

Бизнес-литература, на которую стоит обратить внимание

Inc.
Древнерусские амазонки: как воительницы описывались в былинах и преданиях Древнерусские амазонки: как воительницы описывались в былинах и преданиях

Что фольклористам известно русских воительницах и как они изменились со временем

Forbes
«Партизанская культура»: глава из книги Александра Кушнира «Кинооблучение» об истории группы «Кино» и Викторе Цое «Партизанская культура»: глава из книги Александра Кушнира «Кинооблучение» об истории группы «Кино» и Викторе Цое

Отрывок из книги «Кинооблучение» о самом начале карьеры Виктора Цоя

Правила жизни
Непрогулка Непрогулка

Непрогулка по ночному Петербургу с Евгением Цыгановым и его дочерью Полиной

Собака.ru
ИИ помогает собрать «мозг» квантового компьютера ИИ помогает собрать «мозг» квантового компьютера

Как модель ИИ собирает атомные решетки — основы будущих квантовых компьютеров

ТехИнсайдер
Мысль как вечное движение, – или «Что такое интеллигенция»… Мысль как вечное движение, – или «Что такое интеллигенция»…

Беседа с Константином Кедровым о немецком философе Гегеле

Знание – сила
Открыть в приложении