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

БИНТИ БИНТИ

Как поэзия рассказывает о вымерших видах, а деревья — о солнечных затмениях

Наука и жизнь
Потепление океана оказалось угрозой для бактериального фотосинтеза Потепление океана оказалось угрозой для бактериального фотосинтеза

Вода теплее 28 градусов приведет к коллапсу популяций цианобактерий

N+1
Мир экзопланет: самые странные экзопланеты Мир экзопланет: самые странные экзопланеты

Как появляются пульсарные планеты, планеты-зомби и бланеты

Наука и техника
Платформенные ожидания Платформенные ожидания

Какие правила будут разработаны в рамках закона о платформенной экономике?

Ведомости
Ярлык на княжение Ярлык на княжение

Чем были ярлыки? Позорным ярмом русских князей или наградой?

Дилетант
Скоро на экранах Скоро на экранах

Кем могли бы стать молодые актеры, если бы выбрали другую профессию?

Grazia
Грибы Грибы

Полны белка и клетчатки: чем полезны грибы и как их готовить?

Здоровье
Дорогой лапши Дорогой лапши

Китайская лапша давно свернула с Великого шелкового пути

Seasons of life
Тайна «пляжного тела» Тайна «пляжного тела»

«Пляжное тела»: почему оно есть у всех и в то же время не существует

VOICE
Сергей Довлатов: зумер среди классиков Сергей Довлатов: зумер среди классиков

О роли Сергея Довлатова в литературе и причинах его современности

Правила жизни
Культ личности Культ личности

Как повысить самооценку и изменить жизнь к лучшему

Лиза
Место встречи, а не экскурсия Место встречи, а не экскурсия

Как сделать культуру и искусство доступными и понятными для широкой аудитории?

Монокль
Пластыри от прыщей: как они устроены и действительно ли помогают избавиться от высыпаний Пластыри от прыщей: как они устроены и действительно ли помогают избавиться от высыпаний

Работают ли патчи от прыщей или это просто маркетинг?

ТехИнсайдер
Вода в топливном баке: чем опасна, как убрать и чем это лучше сделать Вода в топливном баке: чем опасна, как убрать и чем это лучше сделать

Как действовать, если вода в значимых количествах попала в бензобак?

РБК
«Стекло в пуантах — прошлый век» «Стекло в пуантах — прошлый век»

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

OK!
Александра Волкова: «Мой папа был первым Шерлоком Холмсом...» Александра Волкова: «Мой папа был первым Шерлоком Холмсом...»

Родители были категорически против продолжения династии

Коллекция. Караван историй
От Голливуда до слухов про лоботомию: печальная история успеха Фрэнсис Фармер От Голливуда до слухов про лоботомию: печальная история успеха Фрэнсис Фармер

Правда о трагедии женщины, чей образ исказили газетные мифы

ТехИнсайдер
Онлайн-школы повышают шансы на высокие баллы ЕГЭ: исследование Онлайн-школы повышают шансы на высокие баллы ЕГЭ: исследование

Зачем отдавать ребенка в онлайн-школу?

Inc.
Москва слезам не верит Москва слезам не верит

Актриса Марина Александрова — о сериалах, театре и work-life балансе

Moodboard
Марина Монгуш: «Креативная экономика — это не только про деньги, но и про социальные эффекты» Марина Монгуш: «Креативная экономика — это не только про деньги, но и про социальные эффекты»

Почему креативная экономика становится движущей силой развития России?

ФедералПресс
Использование нейросетей может угрожать бизнесу Использование нейросетей может угрожать бизнесу

Бизнес и ИИ: какие риски связаны с использованием нейросетей

Inc.
Жизнь по референсам Жизнь по референсам

Что такое «пинтерест-синдром» и как не утонуть в одинаковой эстетике

Grazia
Упрощать без последствий Упрощать без последствий

Как доказать налоговой, что дробления не было: примеры реальных судебных дел

Монокль
Гейхеры & Cо Гейхеры & Cо

Надо ли заводить гейхеры и насколько они будут обременительны в уходе

Наука и жизнь
От бобра до банкротства: 1670–2025 От бобра до банкротства: 1670–2025

История самой старой компании Северной Америки

Деньги
Вот так кульбаба! Вот так кульбаба!

Пик жизни кульбабы наступает именно тогда, когда все уже готовятся к зиме

Наука и жизнь
Разговорились по деньгам: отчего растет российский финтех Разговорились по деньгам: отчего растет российский финтех

Встроенные финансы — новый стандарт клиентского пути

Forbes
От нефтеотдачи к суверенитету От нефтеотдачи к суверенитету

Как в нефтегазовой отрасли сформировать независимую производственную систему

Ведомости
Евгения Глушенко: «На сцене надо не играть, надо проживать» Евгения Глушенко: «На сцене надо не играть, надо проживать»

Роль необходимо понять кишками! Надо прочувствовать ее изнутри

Коллекция. Караван историй
Мягкая сила Мягкая сила

Искусствовед — о дарах и уроках Великого шелкового пути

Seasons of life
Открыть в приложении