Сибирские ученые разработали люминесцентный сенсор, способный обнаруживать четыре типа загрязнителей в воде: сульфаты, дигидрофосфаты, алюминий и галлий. Этот результат поможет быстро проверять качество воды в домашних условиях. Статья об этом опубликована в журнале Applied Organometallic Chemistry
Материалы о разработке сотрудников Института опубликованы в газете "Наука в Сибири" (21.05.2025)  и представлены на сайте Российской академии наук (22.05.2025). 
 
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

В Институте неорганической химии имени А.В. Николаева СО РАН состоялось награждение сотрудников, которые внесли значительный вклад в повышение боевой готовности подразделений, выполняющих задачи в зоне СВО. Репортаж - в газете Навигатор, 21 апреля 2025.
 
 
Награждение проходило 17 апреля. Медали и благодарности вручали военный комиссар Советского и Первомайского районов Новосибирска Александр Евлахов и заместитель главы администрации Советского района Иван Конобеев. Зная не понаслышке о боевых действиях, военный Александр Юрьевич сердечно поблагодарил сотрудников ИНХ СО РАН, отметив, что там, «за ленточкой», поддержка жителей Новосибирска и всей страны крайне важна. Ощущение надёжной опоры и поддержки со стороны соотечественников придаёт сил для выполнения задач, поставленных перед военнослужащими.
 
С января 2023 года сотрудники Института неорганической химии с согласия администрации и профсоюзной организации НИИ начали оказывать адресную помощь подразделениям, отправленным на СВО. Однозначно целью сборов средств было сохранение жизней военных и приближение победы, поэтому внимание сосредоточили на приобретении тепловизоров, прицелов, приборов ночного видения, «дронобоек». Добыли даже УАЗ «Буханка». И, конечно, заботились о медицине.
 
Инициаторы сбора стараются максимально эффективно тратить средства и рационально выстраивать логистику: заказы (часто со скидками или оплатой доставки) из магазинов и с производств направляются сразу в ближайшие к подразделениям доступные населенные пункты, позволяя в кратчайшие сроки поставлять необходимое.
 
– Мы проводим сборы для взвода конкретного полка, который был сформирован на базе НВВКУ в ходе мобилизации осенью 2022 года, и дружественным подразделениям. Это ребята из Советского района Новосибирска, в том числе и сотрудники нашего института, это ребята из Бердска, много парней из Иркутской области, есть из Красноярска, – рассказала Татьяна, одна из награждённых. – Военные ценят поддержку тыла. Благодарности, которые сегодня нам вручили, пришли в военкомат «из-за ленточки», от командования полка. Эти бумаги шли с февраля – и вот они в руках тех, кто помогает парням уже больше двух лет. Суммы были собраны действительно серьёзные, например, только обезболивающих закупили на полтора миллиона рублей. Учитывая, что доходы очень разные, посильный вклад от каждого очень важен и, безусловно, вызывает уважение. Мы очень стараемся закрывать потребности в снабжении и беречь наших на передовой. Спасибо всем, кто участвует в этом важном деле и помогает сохранять жизни наших мужчин – мужей, отцов, братьев, сыновей!

Татьяна Осипова

 
Материалы о разработке сотрудников Института представлены на сайте Российской академии наук. "Сотрудники Института металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева РАН (Нижний Новгород) в коллаборации с Институтом неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН (Новосибирск) впервые применили высокосимметричные дитопные мягкоосновные лиганды на основе тиазольных и оксазольных гетероциклов для синтеза металл-органических координационных полимеров (МОКП). Для получения указанных лигандов, являющихся структурными изомерами, были разработаны простые one-pot протоколы."
 
 

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.

"Наука в Сибири" 06.05.2024

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.

Покрытия Ag/Ir и Ag/Au позволяют имплантатам приживаться в организме
 Покрытия Ag/Ir и Ag/Au позволяют имплантатам приживаться в организме

«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.

Исследование выполнено в рамках проекта РНФ № 20-15-00222-П «Новые классы онкологических имплантируемых устройств с композиционными покрытиями из благородных металлов».

Диана Хомякова

Изображение предоставлено исследователями