Наночастицы металлов в растворах - биохимический синтез, свойства и применение, страница 10

1. Предложен оригинальный метод синтеза наночастиц металлов - биохимический синтез в обратных мицеллах с использованием в качестве восстановителей природных биологически активных веществ из группы флавоноидов. Впервые экспериментально доказано, что природные флавоноиды (кверцетин, рутин, морин) способны эффективно восстанавливать ионы металлов в водном ядре обратной мицеллы с образованием металлических наночастиц.

2. На основе биохимического синтеза получены наночастицы различных металлов (серебра, золота, меди, цинка и др.) в обратных мицеллах из анионного ПАВ (аэрозоля-ОТ или АОТ), размером не более 25 нм, стабильные в растворе на воздухе в течение длительного времени (до нескольких лет).

3. Определено влияние различных факторов (концентраций соли металла и восстановителя, концентрации ПАВ, состава соли металла, степени гидратации) на скорость формирования, выход, размеры и стабильность наночастиц металлов в обратных мицеллах.

4. Исследован механизм взаимодействия флавоноидов с ионами серебра, золота, меди и цинка в обратных мицеллах; показано, что первой стадией взаимодействия является образование комплекса, затем комплекс распадается с образованием наночастиц и флавоноида в окисленной форме. На основе анализа спектров поглощения высказаны предположения о структуре комплексов кверцетина, рутина и морина с ионами металлов в мицеллярном растворе.

5. Впервые определены коэффициенты экстинкции в мицеллярном растворе кверцетина и рутина, а также комплексов кверцетина с ионами серебра, меди и цинка. Найден коэффициент экстинкции наночастиц серебра.

6. Впервые разработаны процедуры получения водных дисперсий наночастиц металлов из их мицеллярных растворов. Получены водные дисперсии наночастиц серебра с малой концентрацией стабилизатора (АОТ), что существенно для исследований биологических эффектов наночастиц в водных средах.

7. Изучена адсорбция (1) наночастиц серебра и меди из мицеллярных растворов и (2) наночастиц серебра из водных растворов на различных материалах (активированный уголь, силикагель, оксид алюминия, ткани, полиамидные мембраны и др.). Получены материалы с нанесенными наночастицами серебра и меди.

8. Исследованы антимикробные и каталитические свойства наночастиц серебра и меди в растворах, а также модифицированных этими наночастицами жидкофазных и твердых материалов. Установлено, что, как растворы наночастиц, так и модифицированные ими материалы обладают высокой бактерицидной или каталитической активностью.

9. На основе результатов исследований антимикробных и каталитических свойств наночастиц серебра и меди, а также каталитических свойств наночастиц кобальта и никеля предложены различные варианты применения растворов наночастиц и модифицированных ими жидкофазных и твердых материалов. Некоторые из предложенных вариантов находятся на стадии внедрения в производство.

10. Показано, что водные растворы наночастиц Ag являются сильным токсическим агентом, который может вызывать угнетение жизненных функций и гибель живых систем разного уровня организации, включая организм млекопитающих. Определены зависимости токсического эффекта от концентрации наночастиц.

11. Сравнение токсического эффекта наночастиц Ag с подобным же эффектом ионов Ag⁺ показывает, что в большинстве исследованных случаев действие наночастиц серебра превышает эффект ионов Ag⁺ в эквивалентных концентрациях. Отсюда следует, что действие наночастиц серебра осуществляется по иному механизму, нежели действие ионов серебра.

Публикации по теме диссертации

Обзоры

1. Егорова Е.М. Наночастицы металлов в растворах: биохимический синтез и применение. //Нанотехника. 2004. №1. С.15-26.

2. Egorova E.M. Biological effects of silver nanoparticles. In: “Silver nanoparticles: properties, characterization and applications”. (Ed. by Audrey E. Welles). Nova Science Publishers, New York, 2010, p.221-258.

Статьи

3.Ревина А.А., Егорова Е.М., Каратаева А.Д. Взаимодействие природного пигмента кверцетина с наночастицами серебра в обратных мицеллах. // Журнал Физической Химии. 1999. Т.73. №10. С.1897-1904.

4.Egorova E.M., Revina A.A. Synthesis of metallic nanoparticles in reverse micelles in the presence of quercetin. //Colloids and Surfaces ser.A. 2000. V.168. №1. P.87-96.

5.Егорова Е.М., Ревина А.А., Ростовщикова Т.Н., Киселева О.И. Бактерицидные и каталитические свойства стабильных металлических наночастиц в обратных мицеллах. //Вестник МГУ. Сер.2. Химия. 2001. Т.42. №5. С.332-338.

6.Каратаева А.Д. Ревина А.А., Егорова Е.М., Шапиро Б.И. Взаимодействие карбоцианиновых красителей с нанокластерами серебра в обратных мицеллах. //Журнал научной и прикладной фотографии. 2001. Т.42. №6. С.553-562.

7.Донкпеган С.К., Цветков В.В., Ягодовский В.Д., Егорова Е.М., Ревина А.А. Влияние способа приготовления серебряного золя на состояние его частиц. //Журнал Физической Химии. 2001. Т.75. №1. С.149-152.

8.Кудрявцев Б.Б., Егорова Е.М, Ревина А.А. Возможности применения нанотехнологий в производстве лакокрасочных материалов и покрытий. //Химическая промышленность. 2001. №4. С.28-32.

9.Кудрявцев Б.Б., Недачин А.Е., Данилов А.Н., Оводенко Н.И., Ревина А.А., Егорова Е.М. Новое поколение биологически активных алкидных и водоэмульсионных красок. //Лакокрасочные материалы и их применение. 2001. №2-3. С.3-7.

10.Егорова Е.М., Ревина А.А. Оптические свойства и размеры наночастиц серебра в мицеллярных растворах. //Коллоидный журн. 2002. Т.64. №3. С.334-345.

11.Егорова Е.М., Ревина А.А.,Румянцев Б.В.,Смирнов О.К., Тоидзе З.Г., Шишков Д.И. Стабильные наночастицы серебра в водных дисперсиях, полученных из мицеллярных растворов. //Журнал прикладной химии. 2002. Т.75. №10. С.1620-1625.

12.Kudryavtzev B., Figovsky O., Revina A., Egorova E., Buslov F., Beilin D. The use of nanotechnology in production of bioactive paints and coatings. //The Journal “Scientific Israel – Technological Advantages”. 2003. V.5. P.209-215.

13.Егорова Е.М., Ревина А.А. О механизме взаимодействия кверцетина с ионами серебра в обратных мицеллах. //Журнал Физической Химии. 2003. Т.77. №9. С.1683-1692.

14.Егорова Е.М., Ревина А.А., Румянцев Б.В. Получение и антимикробные свойства водных дисперсий наночастиц серебра. // Сборник научных трудов VI Всероссийской (международной) конференции «Физикохимия ультрадисперсных (нано-) систем». Москва, 2003. С.149-152.

15.Матвеева Н.Б., Егорова Е.М., Бейлина С.И., Леднев В.В. Хемотаксис как способ тестирования биологических эффектов наноразмерных частиц серебра. //Биофизика. 2006. Т.51. №5. С.859-865.

16.Широкова Л.Н., Александрова В.А., Егорова Е.М., Вихорева Г.А. Макромолекулярные системы и бактерицидные пленки на основе производного хитина и наночастиц серебра. //Прикладная биохимия и микробиология. 2009. Т.45. №3. С.422-426.

17.Орджоникидзе К.Г., Рамайя Л.К., Егорова Е.М. Рубанович А.В. Генотоксические свойства наночастиц серебра при воздействии на млекопитающих in vivo. //Acta Naturae. 2009. №3. С.109-112.

18.Егорова Е.М. Биохимический синтез наночастиц золота и цинка в обратных мицеллах. //Журнал физической химии. 2010. Т.84. №4. С.713-720.

19.Egorova E.M., Beylina S.I., Matveeva N.B., Sosenkova L.S. Chemotaxis-based assay for the biological action of silver nanoparticles. In: “Chemotaxis: Types, Clinical Significance and Mathematical Models”. (Ed. by Timothy C.Williams). Nova Science Publishers, New York, 2011 (in press).

20.Сосенкова Л.С., Егорова Е.М. Наночастицы серебра малого размера для исследований биологических эффектов. //Журнал физической химии. 2011. Т.85. №2. С.1-10.

21.Egorova E.M. Interaction of silver nanoparticles with biological objects: antimicrobial properties and toxicity for the other living organisms. // Journal of Physics: Conference Series. 2011. V. 247 (in press).

Патенты

22.Егорова Е.М., Ревина А.А., Кондратьева В.С. Способ получения наноструктурных металлических частиц. Патент РФ № 2147487. Приоритет от 01.07.1999.

23.Егорова Е.М., Ревина А.А., Румянцев Б.В., Захаров А.Е.,Шишков Д.И.,Смирнов О.К.,Тоидзе З.Г. Способ получения модифицированного наночастицами серебра углеродного материала с биоцидными свойствами. Патент РФ №2202400. Приоритет от 05.07.2002.

24.Ревина А.А., Егорова Е.М., Наумов Ю.В. Способ модифицирования поверхности. Патент РФ №№2182934. Приоритет от 28.12.2002.

25.Кудрявцев Б.Б., Гурова Н.Б., Ревина А.А., Егорова Е.М., Седищев И.П. Лакокрасочный материал с биоцидными свойствами. Патент РФ № 2195473. Приоритет от 07.03.2003.

Тезисы докладов

26.Смирнов В.В., Ростовщикова Т.Н., Загорская О.В., Губин С.П., Ревина А.А., Егорова Е.М. Металлокластерные катализаторы для изомеризации дихлорбутенов. //Сб. докладов Международной конференции по наукоемким технологиям. М., 1999.

27. Revina A.A., Egorova E.M., Rostovshchikova T..N., Gusev V.Yu. Nanosized copper particles in reverse micelles: synthesis, properties and catalytic activity. // In: Abstracts of International Conference “Colloids 2000”. Szegel, Hungary, 2000.

28.Ростовщикова Т.Н., Киселева О.И., Гусев В.Ю., Ревина А.А., Егорова Е.М Иммобилизованные на неорганических носителях наночастицы в катализе превращений хлоролефинов. .//Тезисы II Всероссийского совещания «Высокоорганизованные каталитические системы". Москва, МГУ, 2000, С.78.

29.Ревина А.А., Егорова Е.М., Ростовщикова Т.Н., Киселева О.И. Агрегаты меди в обратных мицеллах в катализе превращений галогенуглеводородов. //Тезисы XII Симпозиума по современным проблемам химической физики. Туапсе, 2000, С.182.

30.Егорова Е.М., Ревина А.А., Хайлова Е.Б. Адсорбционные свойства металлических наночастиц, синтезированных в обратных мицеллах. //Тезисы VII Международного Фрумкинского симпозиума. Москва, 2000, ч.I, с.40.

31.Егорова Е.М., Ревина А.А. Новый метод химического синтеза металлических. наночастиц. // Тезисы VII Международного Фрумкинского симпозиума. Москва, 2000, ч.II, С.650.

32.Rostovshchikova T..N., Revina A.A., Egorova E.M., Kiseleva O.I., Chernavsky P.A. Nanosized copper and iron-containing particles in catalysis of alkylation and isomerization. //Abstract Book of the 10^th international symposium on Relation between Homogeneous and Heterogeneous Catalysis. 2001. Lyon, France. P.162.

33. Егорова Е.М., Ревина А.А., Румянцев Б.В. Баранова Е.К., Жабкина Т.Н. Бактерицидные свойства наночастиц серебра в водных дисперсиях. //Материалы VI Всероссийской (международной) конференции «Физикохимия ультрадисперсных (нано-)систем. Томск, 19-23. 08. 2002. Москва, 2002. С.82-83.

34.Егорова Е.М. Биохимический синтез наночастиц металлов (прикладные аспекты). //В сб.: «Научная сессия МИФИ-2003». Москва, 2003, Т.8. С.279-280.

35.Егорова Е.М. Синтез наночастиц меди в обратных мицеллах. //Сборник научных трудов Научной сессии МИФИ-2004. Москва, 2004. Т.9. С.247-248.

36. Егорова Е.М. Биохимический синтез наночастиц металлов. // Сборник трудов I Всероссийской (международной) научно-практической конференции «Нанотехнологии - производству», Фрязино –2004. Москва, 2004. С.54-62.

37.Егорова Е.М. Растворы наночастиц металлов и модифицированные ими материалы: свойства и применение. //Труды Международной Научно-практической конференции «Нанотехнологии-производству 2005», Фрязино, 2005. Москва, 2006. С.26-32.

38.Егорова Е.М., Носик Д.Н., Носик Н.Н., Калнина Н.Б. Бактерицидные и вирулицидные свойства наночастиц серебра. //Тезисы докладов конференции «Нанотехнологии – производству 2005». Фрязино, 2005. С.46-47.

39.Матвеева Н.Б., Бейлина С.И., Леднев В.В., Егорова Е.М. Способ тестирования биологических эффектов наноразмерных частиц серебра. // Тезисы докладов конференции «Нанотехнологии – производству 2005». Фрязино, 2005. С.48-49.

40.Егорова Е.М., Широкова Л.Н., Вихорева Г.А.,Александрова В.А. Полимерные пленки на основе производного хитина и наночастиц серебра. // Тезисы докладов конференции «Нанотехнологии – производству 2005». Фрязино, 2005. С.50.

41.Егорова Е.М. Биохимический синтез наночастиц металлов. //Тезисы докладов XVIII Менделеевского съезда по общей и прикладной химии. Москва, 2007. Т.2. С.236.

42.Брянкин К.В., Егорова Е.М., Дегтярев А.А., Ковальчук Д.С. Наноструктурированные материалы как энергоинформационные структуры гранулообразования на стадии синтеза динатриевой соли 4,4-бис(2-анилино-4-морфолино-1,3,5 триазин-6-иламино)-стильбен-2,2. // Сборник трудов пятой международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности». СПб., Изд-во Политехнического унмверситета, 2008. С. 158-160.

43.Леонтьева А.И., Петрик В.И., Егорова Е.М., Дьячкова Т.П. Исследование кинетики процессов диазотирования и азосочетания на наноструктурированных катализаторах в производстве пигментов. // Сборник трудов пятой международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности». СПб., Изд-во Политехнического унмверситета, 2008. С. 235-237.

44. Matveeva N.B., Egorova E,M., Beylina S.I. Chemotactic assay is capable to reveal the difference in efficiency of nanosized silver particles. // Biological motility: achievements and perspectives (Eds.Z.A. Podlubnaya and S.L. Malyshev). Pushchino, 2008, vol.2, p.240-242.

45.Сосенкова Л.С. Егорова Е.М. Наночастицы серебра малого размера для исследований взаимодействия с биологическими объектами. //Материалы V Московского международного конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития». Москва, 2009. Часть I, с.487.

46.Филиппов А.Г., Егорова Е.М. Наночастицы серебра в обратных мицеллах из смеси АОТ/фосфатидилхолин. //Материалы V Московского международного конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития». Москва, 2009. Часть I, с.471.