Регистрация / Вход
Прислать материал

14.616.21.0014

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.616.21.0014
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Исполнитель проекта
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского Российской академии наук
Название доклада
Разработка методологии оценки экотоксичности новых наноматериалов с использованием различных гидробионтов
Докладчик
Кустов Леонид Модестович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Разработка методологии оценки экотоксичности новых наноматериалов с использованием различных
гидробионтов
Оценка экотоксичности новых наноматериалов на основе наночастиц металлов, оксидов, металл-
органических каркасов и квантовых точек с использованием различных гидробионтов (дафнии, рыбы,
плоские черви, моллюски, водоросли).
Задачи исследования:
(1) Разработка методологии оценки экотоксичности новых наноматериалов с использованием различных
гидробионтов
(2) Оценка экотоксичности новых наноматериалов на основе наночастиц металлов, оксидов, металл-
органических каркасов и квантовых точек с использованием различных гидробионтов (дафнии, рыбы,
плоские черви, моллюски, водоросли).
(3) Получение наночастиц с различным размером и формой частиц.
(4) Детальная характеризация наночастиц металлов (Ag, Au, Cu, Fe), оксидов (ZnO, TiO2, CeO2), квантовых
точек (Si, ZnS, CdS, CdSe, GaP, GaN) и металлорганических каркасов методами электронной микроскопии
(SEM, TEM, EDS-SEM), высокоинформативными спектральными методами (XPS, DRIFTS, XAFS, UV,
плазмонный резонанс) с использованием характеристичных молекул-зондов (H2, CO, С2Н2, СD3CN, NO),
адсорбционных методов, TПВ/TПД, XRD, и DTA/TG.
(5) Экспериментальное исследование экотоксичности различных новых наноматериалов, в том числе
наночастиц металлов (Ag, Au, Cu, Fe), оксидов (ZnO, TiO2, CeO2), квантовых точек (Si, ZnS, CdS, CdSe,
GaP, GaN) и металлорганических каркасов с использованием гидробионтов (дафнии, рыбы, плоские черви,
моллюски, водоросли).
Актуальность и новизна исследования
Разнообразые наноматериалы находят все более и более широкое применение и становятся неизбежными их выбросы в окружающую среду. Это ставит вопрос об экотоксичности наночастиц, влиянии их размера и формы на различные гидробионты, являющиеся начальной стадией в трофических цепях, приводящих рано или поздно к человеку. Разработаны наночастицы, которые сами используются для очистки объектов окружающей среды (например, наночастицы железа, которые удаляют хлорированные соединения, хром и другие экотоксиканты), однако и для этих частиц должны быть установлены безопасные концентрации. Возможный токсический эффект наночастиц на гидробионты должен быть минимизирован
и полученные данные о зависимости экотоксичности от размеров и форм наночастиц, а также от природы
стабилизирующих добавок, которые сами могут оказаться более токсичными, чем наночастицы, должны
лечь в основу рационального дизайна новых наноматериалов, совместимых с окружающей средой. Таким образом, проблема оценки экотоксичности наноматеериалов различных классов - острая и актуальная проблема, требующая быстрого и эффективного решения. Прогресс в области понимания действия наночастиц на организмы гидробионтов на молекулярном уровне пока недостижим, до тех пор пока не будут установлены основополагающие закономерности нанотоксичности.
Среди факторов, определяющих экотоксичность наноматериалов важнейшими являются химический состав, размер и форма частиц, природа стабилизирующих групп, препятствующих агрегации наночастиц
(полимеры, лиганды, якорные или хелатные группы).
Должна быть установлена связь между физикохимическими свойствами наночастиц и их токсическим
эффектом по отношению к широкому кругу организмов.
Описание исследования

Ранее была продемонстрирована на примере наночастиц серебра эффективность подходов, основанных на
использовании различных гидробионтов (дафнии, рыбы, плоские черви, моллюски, водоросли) для
определения экотоксичности известных и ряда новых наноматериалов. Особенно информативны данные
по эмбрионам рыб (Danio rerio), плоским червям (планарии), последние были изучены по их
регенеративной способности. Для целей исследования должны быть синтезированы наночастицы
различных классов с размерами частиц от нескольких нанометров до сотни нанометров. Морфология
может быть представлена сферами, дисками, треугольниками, звездами и пр. Будут определены как дозы и
концентрации LD50 и LC50 для различных типов наночастиц, так и эффекты размера и морфологии
частиц, а также природы стабилизирующих добавок с целью прогнозирования токсических свойств
наночастиц и дизайна наноматериалов, наносящих наименьший вред окружающей среде путем выбора
оптимального размера, формы и природы стабилизатора, или замены стабилизатора биосовместимыми
лигандами (хитозаны, гуминовые соединения, аминокислоты).

Будет проведено масштабное исследование экотоксичности различных новых наноматериалов, в том числе
наночастиц металлов (Ag, Au, Cu, Fe), оксидов (ZnO, TiO2, CeO2), квантовых точек (Si, ZnS, CdS, CdSe,
GaP, GaN) и металлорганических каркасов с использованием гидробионтов (дафнии, рыбы, плоские черви,
моллюски, водоросли).
Будет разработана методология оценки экотоксичности новых наноматериалов с использованием
различных гидробионтов.
Будет проведен целенаправленный синтез наночастиц различной природы с контролем их размера и
морфологии.
Будет проведена детальная характеризация наночастиц металлов (Ag, Au, Cu, Fe), оксидов (ZnO, TiO2,
CeO2), квантовых точек (Si, ZnS, CdS, CdSe, GaP, GaN) и металлорганических каркасов методами
электронной микроскопии (SEM, TEM, EDS-SEM), высокоинформативными спектральными методами
(XPS, DRIFTS, XAFS, UV, плазмонный резонанс) с использованием характеристичных молекул-зондов
(H2, CO, С2Н2, СD3CN, NO), адсорбционных методов, TПВ/TПД, XRD, и DTA/TG.
Будет получена оценка экотоксичности различных новых наноматериалов, в том числе наночастиц
металлов (Ag, Au, Cu, Fe), оксидов (ZnO, TiO2, CeO2), квантовых точек (Si, ZnS, CdS, CdSe, GaP, GaN) и
металлорганических каркасов с использованием гидробионтов (дафнии, рыбы, плоские черви, моллюски,
водоросли).

 

Результаты исследования

Проведено масштабное исследование экотоксичности различных новых наноматериалов, в том числе
наночастиц металлов (Ag, Au, Cu, Fe), оксидов (ZnO, TiO2, CeO2), квантовых точек (Si, ZnS, CdS, CdSe,
GaP, GaN) и металлорганических каркасов с использованием гидробионтов (дафнии, рыбы, плоские черви,
моллюски, водоросли).
Разработана методология оценки экотоксичности новых наноматериалов с использованием
различных гидробионтов.
Проведен целенаправленный синтез наночастиц различной природы с контролем их размера и
морфологии.
Проведена детальная характеризация наночастиц металлов (Ag, Au, Cu, Fe), оксидов (ZnO, TiO2,
CeO2), квантовых точек (Si, ZnS, CdS, CdSe, GaP, GaN) и металлорганических каркасов методами
электронной микроскопии (SEM, TEM, EDS-SEM), высокоинформативными спектральными методами
(XPS, DRIFTS, XAFS, UV, плазмонный резонанс) с использованием характеристичных молекул-зондов
(H2, CO, С2Н2, СD3CN, NO), адсорбционных методов, TПВ/TПД, XRD, и DTA/TG.
Получена оценка экотоксичности различных новых наноматериалов, в том числе наночастиц
металлов (Ag, Au, Cu, Fe), оксидов (ZnO, TiO2, CeO2), квантовых точек (Si, ZnS, CdS, CdSe, GaP, GaN) и
металлорганических каркасов с использованием гидробионтов (дафнии, рыбы, плоские черви, моллюски,
водоросли).

Разработаны методики получения наночастиц (4 методики) и методики тестирования их
экотоксичности (4 методики).

Подготовлены предложения и рекомендации по реализации результатов прикладных научных
исследований.

Практическая значимость исследования
Разработанные малотоксичные наноматериалы могут быть использованы как прототипы промышленных
наноматериалов для различных применений. Разработанные экспресс-методики оценки экотоксичности
наночастиц могут быть применены для мониторинга окружающей среды. По результатам проекта будут
подготовлены коммерческие предложения для компаний, использующих наноматериалы , в том числе,
Bayer, GE, Lanxess, Shewa Denko, Mitsubishi. Полученные патенты могут быть предложены в лицензию
указанным компаниям.
Постер

Poster_RP-8161488.ppt