Главная страница /

 

Коллектив ученых из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова и Института микробиологии и вирусологии им. Д.К. Заболотного НАН Украины разработал эффективный метод синтеза коллоидных растворов диоксида церия в неполярных растворителях – основы для создания принципиально новых биологически активных наноматериалов.

 

Среди огромного разнообразия современных наноматериалов диоксид церия (CeO₂) занимает особое место, что связано с его уникальными физическими и химическими свойствами, важными с точки зрения практического использования. Диоксид церия способен эффективно поглощать ультрафиолетовое излучение, что делает его одним из наиболее перспективных компонентов солнцезащитных препаратов нового поколения, не содержащих токсичных оксидов цинка и титана. Крайне низкая растворимость данного материала обеспечивает безопасность его использования в составе косметических препаратов. Уникальность диоксида церия в нанокристаллическом состоянии связана с его способностью имитировать функции целого ряда энзимов, то есть выступать в качестве катализатора биологически важных процессов, связанных с кислородным и энергетическим обменом в живых системах. К настоящему времени экспериментально установлена ярко выраженная антиоксидантная активность нанодисперсного диоксида церия, благотворно влияющая на процессы роста и деления клеток, в том числе стволовых.

 

Наиболее удобной формой для использования диоксида церия в составе биологически активных материалов, космецевтических и фармацевтических препаратов являются коллоидные растворы – их можно точно дозировать, в них наночастицы долгое время сохраняют свои размеры и не меняют свойств. Существует множество методов синтеза коллоидных растворов диоксида церия в воде, однако способы получения стабильных коллоидных растворов CeO₂ в неполярных органических растворителях практически неизвестны. В то же время, такие материалы очень важны с точки зрения создания новых препаратов для терапии различных кожных заболеваний, в том числе ран различной этиологии.

 

Комментирует автор статьи, член-корреспондент РАН Владимир Иванов: Стабилизировать нанокристаллический CeO₂ в неполярных органических растворителях крайне сложно, так как это соединение обладает очень высоким сродством к молекулам воды – на его поверхности она всегда присутствует в большом количестве. Тут работает известный со времен средневековья принцип, «подобное растворяется в подобном»: растворить частицы, покрытые полярными молекулами воды, в неполярной органической среде просто невозможно. Для решения этой задачи нужно «обмануть» неполярный растворитель – изменить поверхность наночастиц так, чтобы она тоже стала неполярной. Для этого мы решили использовать молекулы каприловой кислоты (она входит в состав многих растительных жиров), которые одним фрагментом могут соединяться с диоксидом церия, а структура второго фрагмента придает частице сродство с органическим растворителем. Для получения наночастиц мы реализовали эффективный метод синтеза, не требующий использования высоких температур или дорогостоящих реагентов. Мы провели исследования свойств полученных коллоидных растворов диоксида церия в неполярных растворителях, и они показали выраженные антиоксидантные свойства. Полученные материалы в несколько сотен раз уменьшали концентрацию одной из наиболее активных форм кислорода – супероксид анион-радикала, – играющего ключевую роль в процессах окислительного повреждения клеток. Таким образом, наночастицы диоксида церия проявили свойства, присущие антиоксидантным ферментам – супероксиддисмутазам, – играющим важнейшую роль в защите живых систем от окислительного стресса. Данное исследование очередной раз продемонстрировало, что диоксид церия является «нанозимом» – неорганическим аналогом природных энзимов. Мы считаем, что полученные нами новые наноматериалы могут быть использованы для решения широкого круга задач – от создания композиций для терапии кожных заболеваний и солнцезащитных препаратов до получения присадок к моторным топливам, повышающих их эффективность и уменьшающих выбросы вредных продуктов сгорания. Предложенный нами простой и экологичный способ синтеза, без сомнения, ускорит внедрение наноматериалов на основе диоксида церия.

 

Работа поддержана Российским научным фондом (грант 19-13-00416). Результаты исследований опубликованы в журнале Molecules.

 

 

 

Внешний вид коллоидного раствора наночастиц диоксида церия в неполярном органическом растворителе (гептане) и

демонстрация эффекта Тиндаля (слева); изображение наночастиц диоксида церия, полученное методом просвечивающей

электронной микроскопии (справа).

 

 

Источник: Baranchikov, A.E.; Razumov, M.I.; Kameneva, S.V.; Sozarukova, M.M.; Beshkareva, T.S.; Filippova, A.D.; Kozlov, D.A.; Ivanova, O.S.; Shcherbakov, A.B.; Ivanov, V.K. Facile Synthesis of Stable Cerium Dioxide Sols in Nonpolar Solvents. Molecules 2022, 27, 5028. DOI: 10.3390/molecules27155028

 

Пресс-релиз опубликован на сайтах информационного агентства ТАСС https://nauka.tass.ru/nauka/15472677, РНФ https://rscf.ru/news/chemistry/sposob-polucheniya-novogo-nanomateriala-na-osnove-tseriya/, РАН https://new.ras.ru/mir-nauky/articles/razrabotan-sposob-polucheniya-novogo-nanomateriala-na-osnove-tseriya-dlya-terapii-kozhnykh-zabolevan/, Научная Россия https://scientificrussia.ru/articles/ucenye-razrabotali-sposob-polucenia-novogo-biologiceski-aktivnogo-nanomateriala-na-osnove-redkozemelnogo-elementa-ceria, Индикатор https://indicator.ru/chemistry-and-materials/sozdan-sposob-polucheniya-novogo-biologicheski-aktivnogo-nanomateriala-na-osnove-ceriya-15-08-2022.htm, Рамблер https://news.rambler.ru/internet/49172581-sozdan-sposob-polucheniya-novogo-biologicheski-aktivnogo-nanomateriala-na-osnove-tseriya/, Mendeleev.info https://mendeleev.info/sozdan-sposob-polucheniya-novogo-biologicheski-aktivnogo-nanomateriala-na-osnove-tseriya/, Вести.ru https://checklink.mail.ru/proxy?es=5DSgZXQbgYoOJmJUkt79cgU%2BRNl%2F4cGNK5B5uGESc1w%3D&egid=iWL4xC2eCMAYMaEg%2B%2FmnEq7QIwlQJzXrREJb6EGE4CE%3D&url=https%3A%2F%2Fclick.mail.ru%2Fredir%3Fu%3Dhttps%253A%252F%252Fwww.vesti.ru%252Fnauka%252Farticle%252F2892218%26c%3Dswm%26r%3Dhttp%26o%3Dmail%26v%3D3%26s%3D61b24baeb32f5af7&uidl=16608170931600765471&from=van%40igic.ras.ru&to=smirnova_macha1989%40mail.ru&email=smirnova_macha1989%40mail.ru, Газета.ru https://www.gazeta.ru/science/news/2022/08/15/18335018.shtml, Новости Первого канал https://www.1tv.ru/publikacii/obzor-smi/himiki-poluchili-novyy-biologicheski-aktivnyy-nanomaterial-na-osnove-ceriya, MSU.ru (сайт МГУ им. М.В. Ломоносова) https://www.msu.ru/press/smiaboutmsu/novyy-nanomaterial-obladaet-antioksidantnymi-svoystvami.html?tmpl=clear, Останкино.ru https://ostankino.ru/news/khimiki-poluchili-novyy-biologicheski-aktivnyy-nanomaterial-na-osnove-tseriya-, Центральная служба новостей Yandex.ru https://yandex.ru/news/story/Rossijskie_khimiki_sozdali_biologicheski_aktivnyj_nanomaterial_naosnove_ceriya–2fc4c648f116841bd32d917b0e8d881b, FBM.ru (Финансы Бизнес Маркетинг) https://fbm.ru/novosti/science/molecules-mgu-i-nan-sozdali-nanomaterial-s-antioksidantnymi-svojstvami.html, БЕZФормата.com https://penza.bezformata.com/listnews/biologicheski-aktivniy-nanomaterial/108446686/, Smotrim.ru https://checklink.mail.ru/proxy?es=5DSgZXQbgYoOJmJUkt79cgU%2BRNl%2F4cGNK5B5uGESc1w%3D&egid=iWL4xC2eCMAYMaEg%2B%2FmnEq7QIwlQJzXrREJb6EGE4CE%3D&url=https%3A%2F%2Fclick.mail.ru%2Fredir%3Fu%3Dhttps%253A%252F%252Fsmotrim.ru%252Farticle%252F2892218%26c%3Dswm%26r%3Dhttp%26o%3Dmail%26v%3D3%26s%3D7f0e2f74d1362437&uidl=16608170931600765471&from=van%40igic.ras.ru&to=smirnova_macha1989%40mail.ru&email=smirnova_macha1989%40mail.ru, в Научном микроблоге базы данных результативности деятельности научных организаций Минобрнауки России https://sciencemon.ru/office/org/blog/260846/.