![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Настоящий проект направлен на поиск и создание новых наногибридных полимерных материалов (НГМ) в качестве альтернативы традиционным хромогенным реагентам в спектроскопических методах анализа. Поиск такой альтернативы обусловлен необходимостью разработки простых и чувствительных методик определения ряда токсичных и биологически-активных органических и неорганических соединений, спектроскопическое определение которых невозможно из-за отсутствия в их составе хромофорных групп, или получение окрашенных производных которых затруднено.В рамках проекта для этой цели впервые предложено использовать пенополиуретаны (ППУ), модифицированные наночастицами золота и серебра. Мы полагаем, что НГМ на основе ППУ, модифицированных наночастицами золота и серебра, могут быть использованы в качестве перспективных материалов для использования в твердофазной спектроскопии, колориметрии и тест-методах, благодаря сохраняющейся способности наночастиц в матрице ППУ к поверхностному плазмонному резонансу. Принцип формирования аналитического сигнала в таких материалах будет основан на использовании процессов образования, разрушения или агрегации наночастиц, приводящих к изменению интенсивности полосы поверхностного плазмонного резонанса или к ее смещению. В рамках проекта будут разработаны методы синтеза и получены новые гибридные наноматериалы на основе пенополиуретана. В результате выполнения проекта будет проведено комплексное исследование физико-химических свойств синтезированных НГМ с использованием разнообразных методов и средств современной аналитической химии. Одна из задач, решаемых в рамках проекта, будет связана с теоретическим и экспериментальным изучением процесса возникновения аналитического сигнала в таких системах. Работа над проектом приведет к получению новых знаний о химизме формирования наночастиц в матрицах полимеров, позволит расширить ассортимент материалов для спектроскопических и тест-методов анализа и разработать новые подходы к определению соединений как органической, так и неорганической природы. Разработанные материалы будут применены в качестве чувствительных твердофазных реагентов и аналитических форм для чувствительного и селективного определения токсичных и биологически-активных органических и неорганических соединений.
Синтезированы и охарактеризованы лабораторные образцы новых наногибридных полимерных материалов (НГМ) на основе пенополиуретана и наночастиц золота и серебра. Предложено несколько путей получения этих материалов. Первый основан на сорбции пенополиуретаном из водного раствора предварительно синтезированных наночастиц золота и серебра. Второй путь основан на синтезе наночастиц непосредственно в матрице полимера за счет восстановления сорбированных соединений золота или серебра аскорбиновой кислотой. Предложен альтернативный вариант регистрации оптических резонансных свойств наночастиц в фазе НГМ, основанный на использовании мини-спектрофотомера - калибратора мониторов Eye-One Pro. Предложен способ, синтезированы и охарактеризованы новые наночастицы золота и серебра, стабилизированные катионным полиэлектролитом – 6,6-ионеном. Изучены особенности агрегации синтезированных наночастиц в растворах в присутствии различных анионов. Выявлены основные факторы, оказывающие влияние на агрегацию. Наночастицы золота и серебра, стабилизированные 6,6-ионеном, предложены в качестве новых реагентов для спектрофотометрического определения сульфата. Изучены и сравнены между собой процессы агрегации наночастиц золота, стабилизированных цистратом и 6,6-ионеном, в растворе и в фазе НГМ под воздействием соединений различной природы. Полученные результаты положены в основу методик определения гидрохлорида полигексаметиленгуанидина (предел обнаружения – 0,03 мкг/мл), цистеамина (0,01 мкг/мл), цистеина (0,04 мкг/мл) и неомицина (0,03 мкг/мл). Показано, что наночастицы серебра в фазе НГМ в присутствии соляной кислоты подвергаются окислению, что было положено в основу способа определения окислителей – железа (III) и дихромат-ионов – с пределами обнаружения 0,05 и 0,04 мкг/мл, соответственно. Процесс формирования наночастиц золота и серебра в пенополиуретане под воздействием аскорбиновой кислоты положен в основу способов ее определения с пределами обнаружения 0,05 и 2 мкг/мл, соответственно. Формирование наночастиц серебра под воздействием флавоноидов - кверцетина, дигидрокверцетина, рутина и морина положено в основу способов их определения с пределами обнаружения 0,03; 0,06; 0,09 и 0,1 мкг/мл соответственно. Показаны перспективы использования предложенного подхода для оценки антиоксидантной активности. Синтезированы новые наночастицы металлов типа ядро-оболочка несферической формы с анизотропными резонансными оптическими свойствами. Выявлены основные факторы на стадии синтеза, оказывающие влияние на стабильность, резонансные оптические и химические свойства этих наночастиц. Синтезированные наночастицы охарактеризованы с использованием современных инструментальных методов. Изучены аналитические возможности наночастиц типа ядро-оболочка несферической формы для спектрофотометрического определения катехоламинов. Выявлены факторы, оказывающие влияние на характеристики определения, оптимизированы условия аналитической процедуры. Синтезированы и охарактеризованы новые НГМ на основе наночастиц металлов, включая наночастицы типа ядро-оболочка, несферической формы с анизотропными резонансными оптическими свойствами. Выявлены основные факторы, оказывающие влияние на стадии синтеза. Изучены аналитические возможности новых НГМ. Предложены подходы к определению катехоламинов с использованием наночастиц металлов, включая наночастицы типа ядро-оболочка, несферической формы с анизотропными резонансными оптическими свойствами и спектрофотометрии или спектроскопии диффузного отражения.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2013 г.-31 декабря 2013 г. | Наногибридные полимерные материалы с резонансными оптическими свойствами: синтез, исследование и применение в спектроскопических методах анализа в качестве альтернативы традиционным хромогенным реагентам |
Результаты этапа: Синтезированы лабораторные образцы новых наногибридных полимерных материалов (НГМ) на основе пенополиуретана и наночастиц золота и серебра. Предложено несколько путей получения этих материалов. Первый основан на сорбции пенополиуретаном из водного раствора предварительно синтезированных наночастиц золота, стабилизированных цитратом, меркаптопропионовой кислотой, меркаптоэтанолом или цетилтриметиламмония бромидом (ЦТМА), и наночастиц серебра, стабилизированных ЦТМА. Второй путь основан на синтезе наночастиц непосредственно в матрице полимера за счет восстановления сорбированных соединений золота или серебра аскорбиновой кислотой. К основным факторам, влияющим на стадии синтеза, относятся концентрации соединений и наночастиц, рН, объем раствора на стадии сорбции и время контакта фаз. С применением спектроскопии диффузного отражения, просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии и электронной дифракции охарактеризованы синтезированные наночастицы золота и серебра и НГМ на их основе. Установлено, что наночастицы в матрице пенополиуретана сохраняют способность к поверхностному плазмонному резонансу. Предложен альтернативный вариант регистрации оптических резонансных свойств наночастиц в фазе НГМ, основанный на использовании мини-спектрофотомера - калибратора мониторов Eye-One Pro. Изучены и сравнены между собой процессы агрегации наночастиц золота, стабилизированных цитрат-ионами, в растворе и в фазе НГМ под воздействием соединений различной природы. Полученные результаты положены в основу методик определения гидрохлорида полигексаметиленгуанидина (Биопага) (предел обнаружения – 0,03 мкг/мл), цистеамина (предел обнаружения – 0,01 мкг/мл), цистеина (предел обнаружения – 0,04 мкг/мл) и неомицина (предел обнаружения – 0,03 мкг/мл). Показано, что наночастицы серебра в фазе НГМ в присутствии соляной кислоты подвергаются окислению, что было положено в основу способа определения окислителей – железа (III) и дихромат-ионов – с пределами обнаружения 0,05 и 0,04 мкг/мл, соответственно. Процесс формирования наночастиц золота и серебра в пенополиуретане под воздействием аскорбиновой кислоты положен в основу способов ее определения с пределами обнаружения 0,05 и 2 мкг/мл, соответственно. | ||
2 | 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Наногибридные полимерные материалы с резонансными оптическими свойствами: синтез, исследование и применение в спектроскопических методах анализа в качестве альтернативы традиционным хромогенным реагентам |
Результаты этапа: Предложен способ и синтезированы новые наночастицы золота и серебра, стабилизированные катионным полиэлектролитом – 6,6-ионеном. Выбраны оптимальные условия синтеза. Проведено изучение характеристик новых наночастиц с привлечением результатов электронно-микроскопических исследований, электронной дифракции, молекулярной абсорбционной спектроскопии и спектроскопии диффузного отражения. Изучены особенности агрегации синтезированных наночастиц в растворах в присутствии различных анионов. Установлено, что агрегацию вызывают только двухзарядные анионы сульфат и пирофосфат. Выявлены основные факторы, оказывающие влияние на агрегацию наночастиц золота и серебра. К ним относятся концентрация наночастиц, рН раствора, концентрация сульфата или пирофосфата. Наночастицы золота и серебра, стабилизированные 6,6-ионеном, предложены в качестве новых реагентов для спектрофотометрического определения сульфата. Проведено определение сульфата в различных образцах минеральной воды. Изучены особенности образования наночастиц серебра в растворах за счет восстановления ионов серебра под воздействием флавоноидов в зависимости от состава раствора, природы и концентрации флавоноида и стабилизатора, времени взаимодействия и содержания этилового спирта. Установлено, что в щелочной среде кверцетин, дигидрокверцетин, рутин и морин восстанавливают азотнокислое серебро с образованием наночастиц серебра, тогда как в присутствии хризина, нарингина и нарингенина наночастицы серебра не образуются. Выявлено влияние различных факторов на выход наночастиц, их агрегативную устойчивость и дисперсность. Разработаны спектрофотометрические методики определения кверцетина, дигидрокверцетина, рутина и морина с пределами обнаружения 0,03; 0,06; 0,09 и 0,1 мкг/мл соответственно, основанные на линейной зависимости амплитуды полосы поверхностного плазмонного резонанса при 415 нм с концентрацией флавоноидов. Методики применены при анализе биологически активных пищевых добавок. Показаны перспективы использования предложенного подхода для оценки антиоксидантной активности. С целью получения новых наногибридных полимерных материалов (НГМ) на основе наночастиц золота и серебра изучена сорбция наночастиц на пенополиуретане. Выбраны условия синтеза новых НГМ, обеспечивающие получение наноматериалов с заданными характеристиками. Синтезированы новые НГМ на основе пенополиуретана и наночастиц золота и серебра. Полученные материалы охарактеризованы с использованием современных инструментальных методов анализа, в том числе электронной микроскопии и электронной дифракции. Изучены аналитические возможности новых НГМ на основе пенополиуретана и наночастиц золота и серебра при определении биологически-активных органических соединений. Изучены и сравнены между собой процессы агрегации наночастиц в растворе и в фазе НГМ под воздействием соединений различной природы. Выявлены основные факторы, оказывающие влияние на агрегацию наночастиц в матрице пенополиуретана. К ним относятся концентрация наночастиц, рН, объем раствора на стадии сорбции наночастиц на пенополиуретане и время контакта фаз. Разработаны методики определения цистеина и ацетилцистеина с использованием НГМ на основе наночастиц золота. | ||
3 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Наногибридные полимерные материалы с резонансными оптическими свойствами: синтез, исследование и применение в спектроскопических методах анализа в качестве альтернативы традиционным хромогенным реагентам |
Результаты этапа: Синтезированы новые наночастицы металлов, включая наночастицы типа ядро-оболочка, несферической формы с анизотропными резонансными оптическими свойствами. Выявлены основные факторы на стадии синтеза, оказывающие влияние на стабильность, резонансные оптические и химические свойства этих наночастиц. Синтезированные наночастицы охарактеризованы с использованием современных инструментальных методов. Изучены аналитические возможности новых наночастиц металлов и наночастиц типа ядро-оболочка несферической формы для спектрофотометрического определения катехоламинов. Выявлены факторы, оказывающие влияние на характеристики определения, оптимизированы условия аналитической процедуры. Синтезированы и охарактеризованы новые НГМ на основе наночастиц металлов, включая наночастицы типа ядро-оболочка, несферической формы с анизотропными резонансными оптическими свойствами. Выявлены основные факторы, оказывающие влияние на стадии синтеза. Изучены аналитические возможности новых НГМ. Разработаны методики определения катехоламинов и некоторых других органических соединений с использованием наночастиц металлов, включая наночастицы типа ядро-оболочка, несферической формы с анизотропными резонансными оптическими свойствами и спектрофотометрии или спектроскопии диффузного отражения. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".