#наночастицы

Физики и биологи превратили наночастицы в беспроводные «солнечные батареи» для ослепшего глаза. Введенные обычным уколом микроскопические частицы заменяют погибшие фоторецепторы и заставляют мозг снова видеть свет.

Ученые Южного федерального университета вместе с индийскими коллегами разработали способ получения наночастиц оксида меди, которые планируют испытать для защиты пшеницы и ячменя от грибковых заболеваний.

Железо-59 — крайне перспективный материал и для МРТ, и для лечения человека радионуклидной терапией. Но вот с простыми и легко масштабируемыми средствами его производства до сих пор все было не так просто. Новая научная работа изменила положение дел.

Ученые из МФТИ и Регионального центра нанотехнологий Юго-Западного государственного университета (Курск) синтезировали наночастицы для тераностики. Наночастицы оксида гадолиния Gd₂O₃, легированные ионами редкоземельных элементов, могут одновременно работать как МРТ-контрастный агент и как потенциальный сенсибилизатор для фотодинамической терапии опухолевых новообразований. Такие материалы в перспективе могут помочь сделать лечение онкологических заболеваний более эффективным и управляемым.

В отличие от микрочастиц, наночастицы не только эффективно проходят барьеры дыхательной системы, но и идут дальше — в мозг человека. До сих пор масштаб смертности от них был неясен. Теперь исследователи выяснили, что она доходит до миллионов человек каждый год.

Ученые Южного федерального университета научились управлять ростом светящихся наночастиц так, чтобы заранее задавать их свойства. Такие материалы могут пригодиться в фотонике, биомедицине и других технологиях, где важно точно контролировать, как вещество ведет себя под воздействием света.

Ученые Сеченовского Университета с коллегами из разных научных, образовательных и производственных организаций показали, что наночастицы оксида церия, полученные разными способами, не оказывают токсического действия и способны защищать клетки от окислительного стресса и повреждений ДНК. Результаты исследования открывают возможности для создания новых препаратов для регенеративной медицины и терапии заболеваний, связанных с воспалением.

Исследователи из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ совместно с коллегами из МИСиСа и Алферовского университета изучили, как форма наночастиц из дисульфида молибдена (MoS₂) влияет на эффективность генерации второй гармоники — процесса удвоения частоты света. Оказалось, что диски, цилиндры, конусы и сферы из этого материала по-разному усиливают оптический отклик.

Коллектив исследователей Центра испытаний функциональных материалов Института квантовых технологий МФТИ создал новый принтер для аддитивного производства микроэлектронных компонентов. Принтер сухой аэрозольной печати, в отличие от аналогов, не использует жидких чернил, растворителей или связующих веществ. Вместо этого он синтезирует наночастицы прямо в процессе печати методом электрического газового разряда, а затем укладывает их на подложку сфокусированным аэрозольным пучком.

Исследователи впервые испытали на человеке новую технологию медицинской визуализации — магнитно-частичную томографию (MPI). С ее помощью они смогли в реальном времени наблюдать движение крови по венам руки. Метод работает без рентгеновского излучения и может стать более безопасной альтернативой традиционной сосудистой ангиографии.

Исследователи Санкт-Петербургского государственного университета разработали эффективный способ обнаружения в крови важнейшего биомаркера иммунитета — неоптерина — с помощью нанотехнологий и лазера.

Управляемые наноматериалы — важный инструмент биологов-исследователей и врачей. Они могут сочетать ценные свойства — как в новом исследовании коллектива биофизиков из МФТИ и Сколтеха, создавших микросферы с углеродными точками. Российские ученые описали физические и химические свойства наночастиц, а затем доказали их безопасность для нематод C. elegans и возможность визуализировать процессы внутри этих крошечных червей.

Физики МФТИ и Брестского государственного университет им. А. С. Пушкина создали новое стекло, активированное наночастицами магнетита и титаната бария. Оно сочетает в себе оптические, электрические и магнитные свойства, что делает его перспективным для применения в оптоэлектронике и сенсорах.

Российские ученые синтезировали высокоактивные наночастицы диоксида титана (TiO₂), допированные иттрием. Частицы обладают повышенной фотокаталитической активностью, что перспективно в биомедицине, экологии и фотоэлектрике.

Борьба человечества с патогенами продолжается, так как микробы находят все новые пути обхода иммунной системы и эффекта лекарств. Поэтому необходимо создавать качественно новые методы лечения и диагностики заболеваний. Исследователи МФТИ и университета «Сириус» с этой целью получили новые наноматериалы на основе ДНК. Они открывают возможность избирательно убивать патогены и раковые клетки, но не здоровые ткани, благодаря решениям логических задач молекулярными компьютерами.

Ученые разработали особое зеркало из наночастиц (тримеров), которое может эффективно отражать свет (76-92%) в определенном диапазоне (около 1500 нанометров). Благодаря взаимодействию частиц возникают резонансные эффекты, что позволяет управлять светом на микроуровне. Такие метаповерхности могут заменить традиционные оптические элементы (линзы, зеркала) в миниатюрных устройствах, например, в чипах для фотоники или датчиках. Это упростит и удешевит производство компактной оптики.

Ученые РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина создали первый отечественный костный цемент с антибиотиком и антибактериальным агентом на основе наночастиц серебра для имплантов. По сравнению с импортными аналогами, которые сегодня применяются в России, разработанный в Губкинском университете состав позволяет высвобождать до 10 раз больше антибиотика.

Ученые активно работают над созданием наноматериалов и наночастиц для экспресс-ДНК-диагностики, которые не только ускорят анализ заболеваний, но и позволят создать новые медицинские средства для лечения серьезных болезней. Для решения этих задач в МФТИ разработали уникальный по своим свойствам умный материал. На следующем этапе ученые создали новый оптический биосенсор для анализа кинетики связывания наноматериалов с лигандами — молекулами ДНК. Это поможет быстрее разрабатывать новые медицинские тесты.

Ученые из МФТИ с коллегами синтезировали сферические наночастицы диселенида вольфрама (WSe2) с помощью фемтосекундной лазерной абляции в воде. Анализ полученных частиц показал их высокий потенциал для биомедицинских и оптических приложений.

Ученые Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ создают уникальные наночастицы на основе фторида кальция допированных европием, которые могут открыть новые возможности в терапии онкологических заболеваний. Эти частицы обладают удивительным свойством: при облучении рентгеном они излучают свет в видимом диапазоне — синего или оранжевого цвета. Это свечение можно «настраивать» еще на этапе синтеза, меняя условия их получения.

Исследователи из МФТИ и Египта провели фундаментальное аналитическое исследование, направленное на изучение эволюции микрокавитационных пузырьков в тройных гибридных наножидкостях, находящихся вблизи упругих твердых тел. Пример такой жидкости — человеческая кровь. Ученым удалось показать, что радиус пузырьков в тройных гибридных наножидкостях заметно меньше, чем в гибридных, мононаножидкостях и чистой крови, а повышение концентрации наночастиц уменьшает интенсивность кавитации. Это открывает перспективы для медицинских технологий, например, для доставки лекарств с точной дозировкой.

Исследователи из Объединенного института высоких температур РАН и МФТИ изучили сажеобразование в ходе пиролиза углеводородов. Итоги работы ученых можно использовать при моделировании процессов горения и производстве технического углерода.

По данным Минздрава России в мире каждый год проводится от 3,5 до четырех миллионов операций с использованием материалов для восстановления костей. Это второе по популярности направление после переливания крови, которое встречается в 10 раз чаще, чем пересадка других органов. В таких имплантатах используют особые наноматериалы, похожие на «губки» с мелкими дырочками. Благодаря порам они имеют огромную поверхность и уникальные свойства, которые делают их незаменимыми не только в медицине, но и экологии и химии — они отлично фильтруют воду, ускоряют химические реакции в промышленности и даже применяются для создания сверхлегких и прочных материалов. Существующая методика создания таких наноматериалов требует больших затрат, времени и электроэнергии. Ученые Пермского Политеха нашли более быстрый и дешевый способ изготовления этих структур, который не требует дополнительных реагентов и примесей.

Международный коллектив ученых разработал новый метод параметризации машинно-обучаемых межатомных потенциалов для моделирования магнитных материалов, значительно повышающий надежность и точность предсказаний их свойств. Ключевым элементом нового подхода стало использование так называемых магнитных сил при обучении моделей межатомных взаимодействий. Результаты исследования открывают путь к ускоренному дизайну и изучению материалов для электроники нового поколения, медицины и сенсоров.

Исследовательская группа из Сколтеха и Хакасского государственного университета под руководством лауреата Научной премии Сбера, профессора Сколтеха, доктора физико-математических наук Александра Квашнина, изучила, как наночастицы иридия и палладия могут изменять свойства катализаторов при небольшой деградации и переходе в аморфное состояние.

Ученые установили, что наночастицы оксида меди максимально эффективно убивают микробы, находясь в обычной дистиллированной воде или в питательном бульоне для выращивания бактерий со стабилизатором SDS — натриевой солью органической кислоты. Физиологический раствор, широко используемый в медицине, например, при обезвоживании и интоксикации организма, напротив, снижал действенность наночастиц. Полученные результаты будут полезны при создании антибактериальных покрытий и препаратов на основе оксида меди и помогут добиться их максимальной эффективности с учетом предполагаемых условий применения.

Биологи ТюмГУ исследовали влияние наночастиц серебра на всхожесть семян, изменчивость морфофизиологических признаков и урожайность зерна яровой мягкой пшеницы. Исследование показало положительные результаты такого воздействия: наночастицы серебра могут помочь повысить стрессоустойчивость растений в сложных почвенно-климатических условиях Северного Зауралья. Результаты работы важны при подборе сортов и разработке элементов технологии выращивания пшеницы в условиях изменяющегося климата.

Исследователи из РТУ МИРЭА представили инновационную методику получения и стабилизации наночастиц на основе хитозана — природного полисахарида, имеющего огромный потенциал для применения в медицине и фармакологии. Разработка поможет в создании новых лекарственных препаратов и систем их доставки, а также может быть полезной в области регенеративной медицины.

Физики МФТИ разработали новый высокочувствительный метод отслеживания обмена лигандами в тонких пленках коллоидных квантовых точек селенида ртути — перспективном материале для производства фотодетекторов. Лигандами называются частицы, связанные с другими с помощью донорно-акцепторного взаимодействия.

Исследователи лаборатории поверхностных явлений в полимерных системах ИФХЭ РАН с коллегами из ИБХФ РАН и НИЯУ МИФИ показали, что флуорофор сульфоцианин-3, привитый на сферическую плазмонную наночастицу с золотым ядром и органокремнеземной оболочкой толщиной 14 нанометров, благодаря плазмонному усилению флуоресценции светится до восьми раз ярче, чем чистый флуорофор. Если оболочка относительно тонкая (четыре нанометра), напротив, происходит тушение, и флуорофор светит слабее. Изменение толщины оболочки вокруг золотого ядра позволяет управлять эмиссией флуорофора. Полученные данные имеют большое значение для создания материалов с управляемой флуоресценцией, например, для биомаркеров или оптических наноустройств.

Ученые разработали экологичный способ синтеза композитных наночастиц на основе золота (Au) и дисульфида молибдена (MoS2) методом фемтосекундной лазерной абляции в жидкости. Результаты исследования прокладывают путь для развития перспективных приложений наноматериалов в области тераностики.

Химики изменили размер частиц диоксида титана в солнцезащитном креме и смогли добиться от него охлаждающего эффекта. Прототип крема снизил температуру кожи на шесть градусов Цельсия по сравнению с открытой кожей и примерно на три градуса Цельсия по сравнению с общедоступными солнцезащитными средствами.

С помощью уникальной комбинации методов, включая применение высокотехнологичного оборудования класса Mega-Science НИЦ «Курчатовский институт», ученые из НИИ физики и Академии биологии и биотехнологии имени Д. И. Ивановского ЮФУ впервые детально изучили влияние оксида кадмия (CdO) в макро- и наноразмерных формах на поглощение, трансформацию, структурные и функциональные изменения, происходящие в клетках и тканях ярового ячменя.

Ученые Сеченовского Университета Минздрава России с коллегами из других исследовательских центров разработали метод промышленного синтеза стабильных растворов, содержащих наночастицы оксида церия, с антибактериальным и ранозаживляющим эффектом. Новый подход позволил впервые получить килограммы нанопорошка — объемы, необходимые для выпуска партии регенеративного препарата.

Исследователи из МФТИ и МИФИ с коллегами из Китая изготовили наночастицы нитрида титана (TiN) и изучили их сорбционные свойства. Оказалось, что они очень перспективны для решения проблемы очищения сточных вод.

Ученые РТУ МИРЭА развивают метод, позволяющий исследовать наноструктуры с помощью магниторефрактивного эффекта (МРЭ). Этот способ можно использовать, как метод контроля любых наноматериалов с магнитосопротивлением, что вносит значительный вклад в исследование перспективных материалов наноэлектроники.

Ученые ШЕН ТюмГУ, ТИУ, НГУ, ТГТУ, Индии, Саудовской Аравии и Дании синтезировали десять наножидкостей на основе графена и определили их вязкость. В нефтяной промышленности исследование может ускорить создание наножидкостей, способных изменять характеристики нефти непосредственно в нефтяном резервуаре. В микроэлектронике — поможет производить хладагенты, ключевые элементы системы охлаждения, следующего поколения.

Российские исследователи из ЮФУ и РХТУ сделали важный шаг в развитии фотоники, создав и изучив свойства уникального материала с аномально широкой полосой локализованного поверхностного плазмонного резонанса. Основой разработки стали наночастицы золота, сформированные внутри стекла. Новые свойства материала открывают широкие перспективы для создания высокоэффективных устройств, включая солнечные батареи.

Ученые повысили устойчивость пшеницы к холоду, обработав ее семена наночастицами на основе золота. Это позволило получить растения с измененным обменом веществ, у которых вдвое усилен рост и повышена активность гена Wcor15, защищающего от холода. Кроме того, обработка наночастицами на 16 процентов увеличила количество сахаров в листьях взрослых растений, что спасло их от обезвоживания и замерзания во время холодов.

Большинство лекарств, которые принимает человек, действуют не только на причину недомогания, но и на организм в целом. Иногда это проходит без негативных последствий, но бывает, что препарат причиняет вред здоровым тканям. Ученые из Университета Юты (США) усовершенствовали метод доставки лекарств с помощью нанокапель непосредственно в биологическую мишень.

Научный коллектив ЮФУ под руководством кандидата биологических наук Академии биологии и биотехнологии ЮФУ Алены Тимошенко впервые выявил зависимость экотоксичности наночастиц платины от таких факторов, как концентрация в почве, срок от момента загрязнения, тип почвы.

Спрос на возобновляемые источники энергии непрерывно растет, стимулируя развитие технологий, основанных на каталитических процессах. С их помощью можно производить так называемую экологически чистую энергию путем разделения и образования химических связей. В последние десятилетия ученые активно изучают, как core-shell частицы (от английского core — ядро и shell — оболочка) могут улучшить работу каталитических систем, где в основном используются металлические катализаторы, ускоряющие химические реакции. Исследователи из Сколтеха проанализировали последние научные достижения в области синтеза core-shell частиц, способов исследования и «настройки» их свойств, а также определили наиболее перспективные направления для будущих исследований.

Испанские ученые успешно поборолись с раком мочевого пузыря. Они создали нанороботов, «питающихся» мочевиной, которые проникают внутрь раковых клеток и уничтожают их с помощью радиоактивных атомов.

Ученые РХТУ, ИБХ РАН МГУ, НМИЦ онкологии имени Н. Н. Блохина и РУДН разработали наноразмерный носитель лекарства на основе модифицированного амфифильного поливинилпирролидона. Полученная система представляет собой сферические наночастицы, в которых молекулы куркумина образуют условное «ядро» за счет взаимодействий с гидрофобными фрагментами полимера. Препарат полностью безопасен и нетоксичен по отношению к здоровым клеткам организма, но крайне эффективен против клеток глиобластомы.

Исследователи Института биофизики будущего МФТИ разработали инновационный класс наночастиц — таргосомы — для терапии и диагностики онкозаболеваний. Наночастицы прошли лабораторные испытания на грызунах. Эффективность уничтожения опухоли составила более 90 процентов.

Международный исследовательский институт интеллектуальных материалов ЮФУ совместно с Институтом математики, механики и компьютерных наук ЮФУ и ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН предложили систему 3D-печати для синтеза наночастиц благородных металлов в связке с компьютерным алгоритмом подбора параметров реакции и in situ диагностики (диагностика в реальном времени). Это поможет решить проблему скрининга наночастиц в реальном времени и предотвратить осаждение металлов на стенках каналов.

Наночастицы — это частицы размером от 1 до 100 нанометров. Один нанометр равен одной миллиардной части метра. По сравнению с обычными частицами, наночастицы обладают уникальными свойствами, благодаря которым их активно используют, например, при диагностике рака, создании компактных электронных устройств, проектировании солнечных батарей и во многих других сферах. Ученые Сколтеха выяснили, что каталитические свойства биметаллических наночастиц — то есть свойство материала ускорять или замедлять химическую реакцию без непосредственного участия в ней — можно «настраивать», изменяя структуры частицы.

Группа ученых из Москвы и Нижнего Новгорода разработала новый метод синтеза наночастиц с улучшенными характеристиками.

К неожиданным прорывам в науке могут привести даже пустяковые вещи вроде чаинок в чашке. Парадокс чайного листа только на первый взгляд кажется неважным, но в свое время им заинтересовался Альберт Эйнштейн. Решение парадокса ученый представил на одной из конференций, чем вызвал ажиотаж у академической публики. Докладу немецкого физика уже почти 100 лет, а самому парадоксу — гораздо больше, но исследователи во всем мире продолжают использовать его в своих работах. Например, недавно китайские ученые применили его для изучения концентрации веществ в наножидкостях.

Ученые из МФТИ и Южно-Уральского государственного университета синтезировали новый материал, феррит бария стронция, низкотемпературным способом. Материаловеды создали наночастицы меньшего размера, чем в самом популярном методе получения этих материалов, и с улучшенными магнитными свойствами. Наночастицы можно использовать в магнитах и микроволновых устройствах.