Природоподобный метод получения полимерных нанокомпозитов и изучение их физико-химических свойств

В НИЦ «Курчатовский институт» – ГосНИИгенетика методом микробного синтеза получены нанокристаллы NpCdS, стабилизированные белками, состав которых определяется штаммом, используемым для биосинтеза наночастиц. Биогенные наночастицы с использованием методов электронной микроскопии, динамического светорассеяния, спектрофлуориметрии были охарактеризованы по размеру, форме, гидродинамическому диаметру, ζ-потенциалу, уровню люминесценции и определены как квантовые точки. Совместно с НИЦ «Курчатовский институт» – ИРЕА оценено влияние температуры, давления и растворителей на стабильность биогенных наночастиц и интенсивность люминесценции. В зависимости от диапазона концентраций наночастиц определена интенсивность люминесценции водной суспензии NpCdS. Проведена оценка возможности введения и идентификации NpCdS в эпоксидную смолу, полиимид, поливиниловый спирт. Полимерные нанокомпозиты находят применение в оптоэлектронике, биомедицине и сельском хозяйстве.

1. Chandra B.P., Chandra V.K., Jha P. Luminescence of II-VI Semiconductor Nanoparticles // Solid State Phenomena. – 2015. – V. 222. – P. 1–65. DOI: 10.4028/www.scientific.net/SSP.222.1.

2. Смагин В. П., Еремина Н. С., Скачков А. Г. Люминесценция квантовых точек CdS: Ag в матрице полиметилметакрилата // Оптика и спектроскопия. – 2018. – Т. 24(5). – С. 635–639. DOI: 10.21883/OS.2018.05.45944.292-17-17.

3. Здобнова Т. А., Лебеденко Е. Н., Деев С. М. Квантовые точки для молекулярной диагностики опухолей // Acta Naturae. – 2011. – Т. 3, № 1(8). – С. 30–50.

4. Smith A. M., Ruan G., Rhyner M. N., Nie S. Engineering luminescent quantum dots for in vivo molecular and cellular imaging // Ann. Biomed. Eng. – 2006. – V. 34. – P. 3-14. DOI: 10.1007/s10439-0059000-9.

5. Costas-MoraI., Romero V., Lavilla I., Bendicho C. An overview of recent advances in the application of quantum dots as luminescent probes to inorganic-trace analysis // Trends Anal. Chem. – 2014. – V. 57. – P. 64–72. DOI: 10.1016/j.trac.2014.02.004

6. Vo lko v Y. Quantum dots in nanomedicine: recent trends, advances and unresolved issues // Biochemical and Biophysical Research Communications. – 2015. – V. 468. – P. 419–427

7. Clifford J. P., Konstantatos G., Johnston K. W., Hoogland S., Levina L., Sargent E. H. Fast, sensitive and spectrally tuneable colloidal-quantum-dot photodetectors // Nature nanotechnology. – 2009. – V. 4, N 1. – P. 40–44. DOI: 10.1038/nnano.2008.313.

8. Sargent E. H. Colloidal quantum dots solar cells // Nature Photonics. – 2012. – V. 6, N 3. – P. 133– 135. DOI: 10.1038/nphoton.2012.33.

9. Мусихин С. Ф., Александрова О. А., Лучинин В. В., Максимов А. И., Матюшкин Л. Б., Мошников В.А. Сенсоры на основе металлических и полупроводниковых коллоидных наночастиц в биомедицине и экологии // Биотехносфера. – 2013. – № 2(26) – С. 2–17.

10. Li C., Zhang Y., Wang M., Chen G., Li L., Wu D., Wang Q. In vivo real-time visualization of tissue blood flow and angiogenesis using Ag2S quantum dots in the NIR-II window // Biomaterials. – 2014. – V. 35. – P. 393–400; DOI: 10.1016/j.biomaterials.2013.10.010.

11. Бражник К. И., Барышникова М. А., Соколова З. А., Набиев И. Р., Суханова А. В. Новые направления в исследовании и ранней диагностике рака с применением детекционных систем на основе флуоресцентных нанокристаллов // Российский биотерапевтический журнал. – 2013. – T. 12, № 3. – С. 11–24.

12. Ho M.D., Kim D., Kim N., Cho S.M., Chae H. Polymer and small molecule mixture for organic hole transport layers in quantum dot light-emitting diodes // ACS Appl. Mater. Interfaces. – 2013. – V. 5(23). – P. 12369–12374. DOI: 10.1021/am403173n.

13. Spicer C.D., Jumeaux C., GuptaB., Stevens M. M. Peptide and protein nanoparticle conjugates: versatile platforms for biomedical applications // Chem. Soc. Rev. – 2018. – V. 47. – P. 3574–3620. DOI: 10.1039/C7CS00877E

14. Слюсаренко Н. В., Герасимова М. А., Слабко В. В., Слюсарева Е. А. Температурная чувствительность водорастворимых квантовых точек CdTe и CdSe/ZnS, внедренных в биополимерные субмикронные частицы // Известия высших учебных заведений. Физика. – 2017. – Т. 60, № 3. – С. 88–94.

15. Hosseini M. R., Sarvi M. N. Recent achievements in the microbial synthesis of semiconductor metal sulfide nanoparticles // Materials Science in Semiconductor Processing. – 2015. – V. 40. – P. 293–301. DOI: 10.1016/j.mssp.2015.06.003.

16. Gahlawa t G., Choudhury A.R. A review on the biosynthesis of metal and metal salt nanoparticles by microbes // RSC Adv. – 2019. – V. 9. – P. 12944–12967. DOI: 10.1039/C8RA10483B.

17. Al -Shalabi Z. Biosynthesis of fluorescent CdS nanocrystals with semiconductor properties: comparison of microbial and plant production systems // Journal of Biotechnology. – 2016. – V. 223. – P. 13–23. DOI: 10.1016/j.jbiotec.2016.02.018.

18. Suresh A. K., Doktyc z M. J., Wang W., Moon J.-W. Monodispersed biocompatible silver sulfide nanoparticles: facile extracellular biosynthesis using γ-proteobacterium Shewanella oneidensis // Acta Biomateriala. – 2011. – V. 7. – № 12. – P. 4253–4258. DOI: 10.1016/j.actbio.2011.07.007.

19. Bakhshi M., Hosseini M. R. Synthesis of CdS nanoparticles from cadmium sulfate solutions using the extracellular polymeric substances of B. licheniformis as stabilizing agent // Enzyme and Microbial Technology. – 2016. – V. 95. – P. 209–216. DOI: 10.1016/j.enzmictec.2016.08.011.

20. S ankhla A., Sharma R., Yadav R. S., K a chhwah a S. Biosynthesis and characterization of cadmium sulfide nanoparticles – an emphasis of zeta potential behavior due to capping // Materials Chemistry and Physics. – 2015. – V. 170. – P. 44–51. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2015.12.017.

21. Hiroshi S., Mozhizuki A., Ueda M. Synthesis of aliphatic polyimides containing adamantyl units // Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry. – 1999. – V. 37(18). – P. 3584–3590. DOI: 10.1002/(SICI)1099-0518(19990915)37:18<3584::AID-POLA5>3.0.CO;2-R

22. Журавлева О. А., Воейкова Т. А., Булушова Н. В., Вейко В. П., Исмагулова Т. Т., Лупанова Т. Н., Лобастов С. Л., Ретивов В. М., Дебабов В. Г. Биотехнологический способ получения наночастиц сульфидов серебра (I), кадмия и цинка. Физико-химические свойства. Создание полимерных нанокомпозитов // Вопросы материаловедения. – 2019. – № 1(97). – С. 110–119. DOI: 10.22349/1994-6716-2019-97-1-110-119.

23. Воейкова Т. А., Журавлева О. А., Булушова Н. В., Вейко В. П., Исмагулова Т. Т., Лупанова Т. Н., Шайтан К. В., Дебабов В. Г. «Белковая корона» наночастиц сульфида серебра, полученных в присутствии грамотрицательных и грамположительных бактерий // Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. – 2017. – Т. 35(4). – С. 151–156. DOI: 10.18821/0208-0613-2017-354-151–156.

24. Журавлева О. А., Воейкова Т. А., Кедик С. А., Грицкова И. А., Гусев С. А., Ретивов В. М., Кожухова Е. И., Дебабов В. Г. Перспектива применения биогенных квантовых точек наночастиц сульфидов серебра, кадмия и цинка для создания полимерных бионанокомпозитных материалов // Тонкие химические технологии. – 2019. – Т. 14. – № 3. – С. 50–59. DOI: 10.32362/2410-65932019-14-3-50-59.