![]() |
![]() |
Сотрудник лаборатории демонстрирует люминесцентный эффект | Люминесцентный эффект |
Для удобства использования сенсор в виде порошка вмешивают в гидрогель — вещество, по структуре похожее на пищевой желатин. Затем полученную массу распределяют тонким слоем по плоской поверхности, чтобы получилась полимерная пленка. На нее наносят каплю воды и светят ультрафиолетовым фонариком. Если в воде есть опасные вещества — пленка начинает светиться зеленым цветом: чем сильнее свечение, тем выше концентрация загрязнений. Чувствительность сенсора очень высокая: он способен обнаруживать минимальные количества загрязнителей, выявляя всего 35 миллиграммов вещества в 1 000 литров воды, что сравнимо с обнаружением чайной ложки соли в большом плавательном бассейне.
Люминесцентный сенсор позволяет быстро обнаруживать сульфаты. Ранее не существовало материалов, способных так точно их ловить, так как сульфат-ионы не имеют окраски, не изменяют кислотность воды и не поглощают свет, что делает их замаскированными для традиционных методов анализа и визуального обнаружения в воде. «Сейчас для обнаружения сульфатов используют гравиметрический метод, анализ занимает несколько часов. Наш сенсор делает это за секунды и с высокой точностью», — пояснил главный научный сотрудник лаборатории металлорганических координационных полимеров ИНХ СО РАН доктор химических наук Андрей Сергеевич Потапов.
Ученые планируют расширить линейку сенсоров для обнаружения других опасных веществ, например сейчас исследуют новую методику с чувствительным откликом на ртуть. Также в их планы входит создание детекторов — портативных устройств с полимерной пленкой внутри. Такой девайс поможет проверять на наличие токсинов воду в квартирах, на дачах, а также в походах.
Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ и Российского научного фонда, № 23-43-00017.
Подготовили студентки отделения журналистики
Гуманитарного института Новосибирского государственного университета
Марина Смолянинова и Дарья Обгольц для спецпроекта «Мастерская “Науки в Сибири”»
Фото авторов
Dudko E., Pavlov D., Ryadun A., Guselnikova T., Fedin V., Yu X., Potapov A. "Lanthanum(III) Coordination Polymer Decorated With 2,1,3‐Benzoxadiazole Units for Sensitive Luminescent Recognition of Sulfate Anion" // Applied Organometallic Chemistry. 2025. V.39. N3. e70082:1-9. DOI: 10.1002/aoc.70082
На примере натрия продемонстрировано, что оба лиганда имеют плоскую геометрию и способны формировать двумерные металл-органические координационные полимеры. Характеристики полученных МОКП, такие как строение металлоцентра, тип координации (мостиковый или смешанный мостиковый/хелатный) и люминесцентные свойства, зависят от типа лиганда и природы используемого растворителя.
Синтезированные МОКП натрия при комнатной температуре демонстрируют интенсивную флуоресценцию в диапазоне 370–450 нм и умеренную микросекундную фосфоресценцию в диапазоне 500–670 нм, а при температуре жидкого азота наблюдается увеличение интенсивности эмиссии и длительность времени жизни фосфоресцентной компоненты.
Полученные результаты открывают новые для химии координационых полимеров центросимметричные бензоксазольный и бензотиазольный лиганды, которые могут использоваться в качестве дитопных или тетратопных линкеров для создания люминесцентных МОКП.
Работа опубликована в журнале Dalton Transactions.
Rogozhin A.F., Ilichev V.A., Pavlov D.I. , Bochkarev M.N. "Structurally Isomeric Ditopic 2-Mercaptobenzoxazole and 2-Hydroxybenzothiazole as Ligands for Design of 2D Sodium-Based Luminescent Coordination Polymers" // Dalton Transactions. 2025. V.54. N11. P.4589-4598.
Материалы о разработках сотрудников Института опубликованы в номере "Наука в Сибири" от 6 мая 2024 года: "Покрытия для имплантатов, разработанные в Сибири, показали высокие антибактериальные свойства". Ученые Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН получили пленочные гетероструктуры на материалах имплантатов, состоящие из подслоя золота или иридия, на который методом осаждения из паровой фазы нанесено серебро. В новом исследовании, результаты которого опубликованы в International Journal of Molecular Sciences, изучены биосовместимость и антибактериальные свойства этих покрытий.
Новость на сайте РАН, 07.05.2024 "Разработаны покрытия для имплантатов с высокими антибактериальными свойствами"
Современные имплантаты, которые используются в ортопедической, реконструктивной и онкологической медицине, как правило, изготавливаются из нержавеющей стали, титана и различных сплавов металлов. Важной проблемой для таких имплантатов, мешающей им приживаться в организме, становятся бактерии, которые образуют биопленки и отличаются повышенной устойчивостью к действию иммунной системы, антибиотиков и дезинфицирующих средств. Особенное значение это приобретает в онкологической практике, где пациенты имеют сниженный иммунитет и склонность к инфекционным осложнениям.
Чтобы препятствовать размножению бактериальных колоний, на поверхность имплантатов наносят специальные покрытия. В медицине еще не выработан идеальный состав таких покрытий, и до сих пор продолжаются поиски наиболее эффективного материала для подобных применений. Ученые ИНХ СО РАН предлагают наносить на имплантаты пленочные гетероструктуры Ag/Ir или Ag/Au, полученные методами физического и химического осаждения из газовой фазы. Это позволяет проводить эксперименты при относительно низких температурах и работать с изделиями сложной 3D-геометрии.
«Сформированные нами структуры представляют собой биоматериалы с подслоем металлов платиновой группы или золота, на который затем наносится активный компонент — серебро с различной концентрацией и поверхностным состоянием (наночастицы, нанокластеры, островковые или тонкие сплошные пленки). Иридий и золото выбраны в качестве подслоя для активации антибактериального эффекта, который определяется разницей потенциалов в гальванических парах “серебро — благородный металл” и, соответственно, динамикой выделения серебра в биологическую среду», — рассказывает главный научный сотрудник ИНХ СО РАН доктор химических наук Наталья Борисовна Морозова.
В гальванических парах “серебро — благородный металл” происходит анодное растворение серебра как более активного металла. В этом случае ионы серебра, обладающие антибактериальным эффектом, выделяются в раствор более эффективно, чем ионы серебра с поверхности имплантата без подслоя (здесь Ag выступает как катод, и поэтому отсутствует электрохимическая активация процесса).
В новом исследовании ученые оценили биоцидное действие таких покрытий по отношению к наиболее распространенным в онкологической практике колониям грамположительных (S. аureus, золотистый стафилококк) и грамотрицательных (P. аeruginosa, синегнойная палочка) бактерий. Работа проводилась совместно с коллегами из Национального медицинского исследовательского центра им. ак. Е. Н. Мешалкина, Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН и Новосибирского государственного университета. ИНХ СО РАН отвечал за нанесение гетероструктур на материалы имплантатов. В НГУ и ИФП СО РАН исследовались состав, микроструктура, морфология и другие характеристики получаемых покрытий, а в НМИЦ им. ак. Е. Н. Мешалкина — их биологические характеристики (цитотоксичность, антибактериальная активность, здесь же проводился морфогистологический анализ).
В качестве материала имплантата ученые использовали сплав Ti-6Al-4V (диски диаметром 10 мм, толщиной 2 мм). На него наносили подслои Ir или Au толщиной порядка 1 мкм, а затем на поверхность осаждали антибактериальный компонент — серебро в различных состояниях. Содержание металла на поверхности и динамику растворения серебра изучали методом атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой ИСП-АЭС. Затем исследовали биосовместимость на культурах клеток и при подкожной имплантации образцов лабораторным животным (имплантаты туда помещали сроком на 30 и 90 дней). В данном случае изучали капсулу из фиброзной ткани, которая естественным образом формируется в результате реакции организма на инородное тело.
Результаты экспериментов показали, что покрытие с подслоем из золота, на поверхности которого оксидная фаза Ag является преобладающей, демонстрировало менее интенсивный, но более пролонгированный процесс растворения серебра. Такие образцы показали отсутствие признаков воспаления даже при длительных временах имплантации. Структура с подслоем из иридия, в свою очередь, характеризовалась максимальным растворением основной части серебра.
«Мы ищем пути, которые позволили бы реализовать двойной эффект: быстрое выделение серебра на первом этапе плюс его пролонгированное высвобождение в течение длительного времени, необходимое, чтобы сохранить антибактериальный эффект в течение всего срока приживаемости имплантата (минимум три месяца). Структура Ag/Au показалась нам наиболее перспективной, поскольку она способна выделять серебро дольше всех остальных вариантов. Наличие в Ag/Au окисленной фазы Ag в виде пленки препятствует быстрому растворению активных наночастиц серебра и мелких нанокластеров, которые постепенно выделяются в биологическую среду. Однако Ag/Au работает медленно на первом этапе, что является недостатком. Мы продолжаем искать пути, которые позволили бы управлять фазовым составом антибактериального компонента, чтобы обеспечить оптимальную динамику выделения серебра для пленочных гетероструктур на основе благородных металлов», — рассказывает Наталья Морозова.
Диана Хомякова
Изображение предоставлено исследователями
"Для борьбы с вирусами и бактериями новосибирские ученые создали необычную ткань, она способна за считанные минуты убивать опасные организмы" – о своих разработках рассказали учёные Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН.
ГТРК Вести Новосибирск, 14.12.2023
Наука в Сибири, 25.12.2023, №51. Стр. 4 "Сибирские ученые в СМИ: 2023 год". Итоги года.
В сезон вирусов материал особо актуален. Маски и перчатки из него снижают вероятность заболеть. Ученые наделили привычный материал суперсилой. Хлопок пропитали раствором соединения молибдена, йода и еще нескольких органических веществ. Полный состав ученые держат в секрете.
«Мы загружаем вещества в ампулу, запаиваем, и в нем образуется кластерный комплекс. Соединения показали себя как отличный фотоактивный компонент», ─ пояснила младший научный сотрудник Института неорганической химии СО РАН Екатерина Пронина.
Ткань, способную защитить от бактерий и вирусов, протестировали. В считанные минуты она расправилась со стафилококком, кишечной палочкой, сальмонеллами, не оставила шансов вирусам гриппа и коронавируса. Для человека хлопковая защита с пропиткой абсолютно безопасна. Важная деталь: убивать вирусы и бактерии состав начинает под воздействием света солнца или лампы.
«Синглетный кислород способен взаимодействовать практически со всеми молекулами и, если попадает на ткань с бактериями, вирусами или грибками, он окисляет поверхность и убивает их», ─ рассказывает заведующий лабораторией Института неорганической химии СО РАН Михаил Шестопалов.
Шить из суперткани можно все, что угодно: брюки, футболки, халаты, маски, перчатки. Особого ухода она не требует, свои уникальные свойства не теряет даже при многократной стирке. Главное, чтобы температура была не выше 30 градусов. Сохранит ли противовирусный хлопок суперсилу после покраски, выясняют, а вот цена уже известна: если и дороже обычного, то ненамного.
© ИНХ СО РАН 1998 – 2025 г.