Разработка технологического процесса получения наночастиц диоксида церия с контролируемым валентным соотношением Се3+/Се4+ для биомедицинских применений

Проект: Проект-Грант

Сведения о проекте

Описание

В настоящее время ведется активная исследовательская деятельность по изучению свойств наноматериалов и возможности их применения в различных отраслях промышленности, в том числе в биомедицинской практике. Это обусловлено, в первую очередь, тем, что при переходе в наноразмерное состояние происходит изменение ряда фундаментальных свойств вещества. Так, например, диоксид церия в нанокристаллическом состоянии характеризуется изменением кислородной нестехиометрии, связанной с образованием кислородных вакансий в кристаллической решетке вследствие увеличения поверхности кристалла и, как следствие, изменением валентного соотношения Се3+/Се4+ на поверхности наночастицы. Предполагается, что с этим явлением связана уникальная биологическая активность данного соединения – активное участие в окислительно-восстановительных процессах в живой клетке, особенно при инактивировании активных форм кислорода. Именно это свойство обуславливает широкий спектр возможных применений данного материала в биомедицинской практике, в частности, для терапии онкологических заболеваний (непосредственном ингибировании опухолей, редокс-терапии, в качестве радиопротекторов и радиомодфикаторов в лучевой терапии) и требует систематического исследования.
К настоящему времени практически отсутствуют исследования, посвященные изучению дефектов кристаллической решетки диоксида церия, определению валентного соотношения Се3+/Се4+, а также анализу условий синтеза наночастиц с целью управления данным параметром. Кроме того, новизна работы заключается в использовании уникальной установки НАНОБИМ-2, реализующей метод импульсного электронного испарения керамических оксидных мишеней с конденсацией паров испаряемого материала в вакууме или газе низкого давления. Необходимо отметить, что физический метод получения нанопорошков имеет ряд преимуществ (маленький размер наночастиц, высокая удельная поверхность, возможности управления синтезом). Кроме того, сильно неравновесные условия синтеза приводят к образованию высокодефектных структур, что может привести к увеличению соотношения Се3+/Се4+ и, как следствие, усилению степени их биологической активности.
Настоящий проект направлен на комплексное исследование электронной структуры наночастиц диоксида церия спектроскопическими методами с целью определения валентного содержания ионов церия на их поверхности, поиске и определении условий синтеза, влияющих на валентное соотношение Се3+/Се4+, и установление корреляции между физико-химическими свойствами наночастиц диоксида церия и их биологической активностью. В результате выполнения проекта будет разработана технология получения наночастиц диоксида церия с контролируемым валентным соотношением Се3+/Се4+. Возможность управления данным параметром позволит контролировать структуру наночастиц и, соответственно, проявляемую ими биологическую активность. Решение проблемы производства наночастиц с заданными воспроизводимыми «биологическими функциями» крайне важно для дальнейшей разработки на их основе фармацевтических препаратов.
СтатусЗавершено
Действительная дата начала/окончания30/06/201830/06/2020

Площадка НИЧ УрФУ, где ведется данный грант (НИЧ Куйбышева, НИЧ Мира)

  • НИЧ Мира

ГРНТИ

  • 29.19.22 Физика наноструктур. Низкоразмерные структуры. Мезоскопические структуры

Тип источника финансирования (РФФИ, РНФ, Х/Д, Гранты и т.д.)

  • РНФ

Упоминания в прессе / СМИ

Результат исследований

  • 4 Материалы конференции
  • 2 Статья

Optical and luminescent properties of ceria nanoparticles produced by gas phase method

Myshkina, A. V., Bazhukova, I. N., Kiryakov, A. N., Sokovnin, S. Y., Il'Ves, V. G. & Kasyanova, V. V., 23 апр 2020, В : Journal of Physics: Conference Series. 1461, 1, 4 стр., 012112.

Результат исследований: Вклад в журналМатериалы конференции

Открытый доступ
  • Luminescence and optical properties of cerium oxide nanoparticles

    Bazhukova, I. N., Sokovnin, S. Y., Ilves, V. G., Myshkina, A. V., Vazirov, R. A., Pizurova, N. & Kasyanova, V. V., 1 июн 2019, В : Optical Materials. 92, стр. 136-142 7 стр.

    Результат исследований: Вклад в журналСтатья

  • 4 Цитирования (Scopus)

    Luminescent-optical properties of cerium dioxide nanoparticles annealed in a reducing atmosphere

    Myshkina, A. V., Bazhukova, I. N., Pustovarov, V. A. & Sokovnin, Y. S., 6 дек 2019, Physics, Technologies and Innovation, PTI 2019: Proceedings of the VI International Young Researchers� Conference. Volkovich, V. A., Zvonarev, S. V., Kashin, I. V., Smirnov, A. A. & Narkhov, E. D. (ред.). American Institute of Physics Inc., 020141. (AIP Conference Proceedings; том 2174).

    Результат исследований: Глава в книге, отчете, сборнике статейМатериалы конференции

  • Modifying the surface of cerium oxide nanopowders produced by physical method

    Vazirov, R. A., Demin, A. M., Bazhukova, I. N., Myshkina, A. V., Sokovnin, S. Y., Ilves, V. G. & Minin, A. S., 11 янв 2019, Modern Synthetic Methodologies for Creating Drugs and Functional Materials, MOSM 2018: Proceedings of the II International. Santra, S., Zyryanov, G. V. & Sadieva, L. K. (ред.). American Institute of Physics Inc., Том 2063. 030024

    Результат исследований: Глава в книге, отчете, сборнике статейМатериалы конференции