Регистрация / Вход
Прислать материал

Изучение биосовместимости органических и кремниевых нанокластеров.

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Выполнение этапа проекта
Проект
02.434.11.2037
Продолжительность работ
2005 - 2006, 11 мес.
Бюджетные средства
6 млн
Внебюджетные средства
0 млн

изучение биосовместимости наночастиц на основе водонерастворимых и слаборастворимых органических соединений с контролируемыми свойствами импрегнации в ткани, а также кремниевых нанокластеров

Соисполнители

Организация
ИОФ РАН

Этапы проекта

1
15.11.2005 - 08.12.2005
– Проведен детальный анализ имеющихся в литературе данных по формированию ансамблей нанокристаллов, и перспективах их использования в биомедицинских целях;
– Проведен детальный анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов по теме:" Передача энергии от кремниевых нанокристаллов молекулам кислорода";
– На основе анализа литературных данных разработаны методы формирования кремниевых нанокристаллов посредством электрохимического и химического травления пластин монокристаллического кремния, обладающих свойствами эффективной генерации СК;
– На основе анализа литературных данных разработаны методы формирования нанокластеров на основе водонерастворимых органических соединений, получения новых фотосенсибилизаторов ИК-диапазона, предложена схема установки для их размельчения до коллоидного состояния и изучения возможности их соединения с биоорганическими составляющими клетки.
Развернуть
2
01.01.2006 - 30.04.2006
• Выявление структурных и оптических характеристик кремниевых нанокластеров, обладающих максимальной эффективностью генерации синглетного кислорода.
• Разработка методов формирования и проведение анализа фотоэлектронных характеристик порошков кремниевых наночастиц, обладающих высокой эффективностью генерации синглетного кислорода.
• Создание макетных образцов установки для диспергирования нерастворимых и слабо растворимых в воде сенсибилизаторов на основе кремниевых нанокристаллов с целью получения эмульсий и перестраиваемой ультразвуковой установки для облучения жидких фаз малого объема (1.0 ÷ 2.0) мл на различных частотах и различных режимах, а также термической обработки получаемых наночастиц, а также разработка программы и методики испытаний макетного образца установки для формирования наночастиц синтезированных фталоцианинов (Приложение 1 к настоящему отчету).
РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ: В ходе выполнения работ были получены следующие результаты:
• Разработана программа и методика биологических испытаний;
• На основе анализа научно-технической литературы определены структурные и оптические свойства порошков кремниевых нанокристаллов, необходимые для эффективной генерации синглетного кислорода;
• Разработаны два метода формирования кремниевых нанокластеров кремния – электрохимическое травление пластин монокристаллического кремния и химическое травление микрокристаллических порошков кремния;
• Исследованы структурные свойства кремниевых нанокластеров, получаемых с помощью указанных выше методов;
• Показано, что размер кремниевых наночастиц, получаемых методом электрохимического или химического травления кристаллического кремния, составляет около 50 нм у больших и ~ 24 нм у мелких нанокластеров, что дает возможность селективного отбора получаемых кремниевых наночастиц по размерам, и говорит о возможности реализации их избирательного воздействия на больные и здоровые клетки в биологических объектах;
• Исследованы фотоэлектронные характеристики порошков кремниевых наночастиц и выполнены оценки времени передачи энергии от экситонов, образующихся при фотовозбуждении кремниевых нанокристаллов к молекулам кислорода, адсорбированным на их поверхности, сделана оценка эффективности генерации синглетного кислорода с помощью кремниевых нанокластеров, которая может достигать ~75%.
• Создана экспериментальная установка для диспергирования нерастворимых и слабо растворимых в воде сенсибилизаторов на основе кремниевых нанокристаллов с целью получения эмульсий.
• Проведено изготовление лабораторного макета перестраиваемой ультразвуковой установки для облучения жидких фаз малого объема (1.0 ÷ 2.0) мл на различных частотах и различных режимах, а также термической обработки получаемых наночастиц. Образец испытан в соответствии с разработанной программой и методикой испытаний
Развернуть
3
01.05.2006 - 31.08.2006
МЕТОДОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ НА ТРЕТЬЕМ ЭТАПЕ: Содержанием третьего этапа работ является проведение прикладных исследований и разработок по следующим направлениям:
• Проведение работ по фотовозбуждению синтезированных фотосенсибилизаторов и по их результату разработка и изготовление макетного образца установки для проведения диагностики и терапии опухолей социально-важных локализаций с применением разрабатываемых нанокластеров; разработка программы и методики испытаний образца.
• Проведение проблемно-ориентированных поисковых фундаментальных исследований по оптимизации методов получения фотоактивных наноструктур на основе кремния и изучению кинетики их биосовместимости.
• Проведение теоретического анализа и математического моделирования процессов активации нанокластеров в биологических системах.
РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ: В ходе выполнения работ были получены следующие результаты:
• Разработан и изготовлен макетный образец установки для проведения диагностики и терапии опухолей социально-важных локализаций с применением разрабатываемых нанокластеров; разработаны Программа и методика испытаний образца.
• Образец установки успешно испытан.
• Проведены проблемно-ориентированные поисковые фундаментальные исследования по оптимизации методов получения фотоактивных наноструктур на основе кремния и изучены кинетики их биосовместимости;
• Проведен теоретический анализ и математическое моделирование процессов активации нанокластеров в биологических системах.
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ: Все направления исследований, осуществленных в рамках данного проекта, имеют как фундаментальное значение в связи с изучением механизмов генерации СК с помощью нанокластеров, так и важное практическое значение в связи с разработкой новых типов биосовместимых материалов с целью их дальнейшего биомедицинского применения, в частности, для лечения онкологических заболеваний.
Развернуть
4
01.09.2006 - 31.10.2006
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: нанокластеры кремния, нанокластеры на основе водонерастворимых органических соединений, фотоактивные наноструктуры, эксперименты in-vitro, биологические эксперименты, стабильность форм, диффузия наночастиц.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЙ: Объектом исследования являются нанокластеры кремния и нанокластеры на основе водонерастворимых органических соединений. Объектом исследований являются особенности и закономерности поведения нанокластеров в различных тканях: опухолевых, эпителиальных, мышечных.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ:
Изучение биосовместимости наночастиц на основе водонерастворимых и слаборастворимых органических соединений с контролируемыми свойствами импрегнации в ткани, а также кремниевых нанокластеров.
МЕТОДОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ НА ЧЕТВЕРТОМ ЭТАПЕ: Биологические эксперименты in-vitro и in-vivo.
РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ: В ходе выполнения работ были получены следующие результаты:
• Обнаружен цитостатический эффект облучения клеточных культур с импрегнированными в них нанокластерами.
• Обнаружен феномен диффузии наночастиц со скоростями, зависящими от типа исследуемой ткани.
• Определены оптимальные составы растворов для транспортировки наночастиц в живую ткань.
• Проведен статистический анализ факторов, влияющих на внутриклеточную концентрацию наночастиц.
  ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ: Все направления исследований, осуществленных в рамках данного проекта, имеют как фундаментальное значение в связи с изучением механизмов генерации СК с помощью нанокластеров и особенностей контакта нанокластеров с живой тканью (нанобиология), так и важное практическое значение в связи с разработкой новых типов биосовместимых материалов с целью их дальнейшего биомедицинского применения, в частности, для лечения онкологических заболеваний.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" на 2002-2006 годы

Программное мероприятие

1.2 Проблемно-ориентированные поисковые исследования фундаментального характера
Тема
Изучение биосовместимости органических и кремниевых нанокластеров.
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
6 млн
Количество заявок
3
Тема
Разработка биосовместимых кремниевых материалов на основе наночастиц для диагностики и лечения онкологических заболеваний с участием научных организаций Южной Кореи.
Продолжительность работ
2009 - 2010, 16 мес.
Бюджетные средства
4 млн
Количество заявок
1
Тема
Изучение влияния физико-химических свойств гидрофильно-гидрофобных наноструктур поверхности материалов медицинского назначения на биосовместимость медицинских изделий
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
6 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка метода получения водных суспензий кремниевых наночастиц для использования в условиях высокочастотной колебательной активации.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 15 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
1
Тема
Синтез и исследование свойств кремнеземных наночастиц с органической оболочкой в рамках новых методических подходов.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
1