История лаборатории

Лаборатория функциональных наноматериалов создана в январе 2019 года в рамках первого проекта по созданию молодежных лабораторий в ходе реализации национального проекта «Наука и университеты». С апреля 2021 г. заведующим лабораторией является д.х.н. Титова Юлия Юрьевна. 

Кадровый состав

В лаборатории функциональных наноматериалов работают 10 человек (6 научных сотрудников), в том числе 1 доктор наук,  5 кандидатов наук и 2 студента:

Титова Юлия Юрьевна – д.х.н, заведующий лабораторией (titova@irioch.irk.ru)

Стрекаловская Елена Иннокентьевна – к.б.н, ведущий научный сотрудник (strekalovskaya@irioch.irk.ru)

Александрова Галина Петровна –  к.х.н, старший научный сотрудник (alexa@irioch.irk.ru)

Зверева Марина Владимировна (Лесничая) – к.х.н, старший научный сотрудник (mlesnichaya@irioch.irk.ru)

Танцырев Анатолий Петрович – к.х.н, научный сотрудник (tantsyrev@irioch.irk.ru)

Жмурова Анна Валерьевна – научный сотрудник (2zhannazh2@gmail.com)

Антонова Людмила Иннокентьевна – ведущий инженер

Толдыкина Евгения Даниловна – инженер

Гамаюнова Анна Евгеньевна – лаборант, студент ИГУ

Макарова Мария Игоревна – лаборант, студент ИГУ

Области исследований / Тематика лаборатории

1. Развитие фундаментального подхода к синтезу нанокомпозитов, включая нанобиокомпозиты, синтезированные экологически чистыми методами, которые представляют интерес как перспективные материалы (водорастворимые оптически активные каталитические нанореакторы, включая их плазмон-усиленные варианты, материалы для когерентной и не линейной оптики, плазмоники, включая хироплазмонные явления, «гигантские» виды плазмон-усиленной спектроскопии, а также в качестве диагностических и терапевтических агентов и т. д.).

2Sebulk + 4КOH + N2H4·H2O = 2К2Se + N2↑ + 5H2O

                             

Основные стадии процесса формирования наночастиц селена с использованием в качестве его прекурсора товарного элементного селена (Содержание Se0 – 0.3-3.0 %, выход 79-94 %)

(M. V Lesnichaya, R. Shendrik and B. G. Sukhov, J. Lumin., 2019, 211, 305–313.)

2. Разработка новых подходов к функционализации биополимеров, основанных на введении в их макромолекулу различных функциональных групп (эфиры неорганических и органических кислот, ненасыщенные фрагменты, фундаментальные гетероциклы и др.), а также эффективных методов синтеза новых гибридных неоргано-органических нанобиокомпозитов, представляющих собой наночастицы различной неорганической или органической природы, инкапсулированные в полученные новые функционализированные биополимеры.

                    

                                                   

3. Комплексное изучение структуры синтезированных новых нанобиокомпозитных материалов, их биологических свойств, а также физико-химических характеристик, а именно, хироплазмонных и магнитных свойств наномпозитов, стабилизированных биосовместимыми полисахаридными матрицами, включая дисперсию оптического вращения с регистрацией межфазного гибридного эффекта Коттона хиральной полисахаридной матрицы (на плазмонном хромофоре – наночастице золота), люминисценцию динамического и статического рассеяния света.

Исследование влияния высоких доз каррагинан-стабилизированных наночастиц селена на антиоксидантную систему и биохимический профиль крыс при коррекции CCl4-индуцированного токсического повреждения печени

TЭM микрофотография – (a), диаграмма распределения частиц по размерам – (b) наночастиц селена в матрице κ-каррагинана и зависимость динамического рассеивания света от размера частиц в водном растворе и растворе NaCl – (c)

Уровни продуктов пероксидного окисления липида - DB, CD, CT и MDA в сыворотке крови интактных (I) и опытных групп крыс

СD – конъюгированные диены

DB – двойные связи

CT – сопряженные триены

MDA – малоновый диальдегид

(Lesnichaya M., Karpova E., Sukhov B. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces., 2021, 197, 111381)

Синтез и сравнительная оценка антирадикальной активности, токсичности и биораспределения наночастиц селена разного размера, инкапсулированных в матрицу κ-каррагинана: in vivo и in vitro исследование

TЭM-микрофотографии нанокомпозитов  Se0/κ-каррагинан, содержащие (a) 1.5% Se, (c) 3.0% Se и (b, d) диаграммы распределения частиц по размерам

Концентрационная зависимость величины антиоксидантной активности в отношении - (a) DPPH•, - (b) ABTS+• для (1) исходного κ-CG, (2) Se0-содержащих нанокомпозитов: 0.3 % Se, (3) 0.6 % Se, (4) 1 % Se, (5) 1.5 % Se

ABTS+• = 2,2′-азино-бис(3-этилбензотиазолин-6-сульфокислота)

DPPH• = 2,2-дифенил-1-пикрилгидразил

(Lesnichaya M., Shendrik R., Titov E., Sukhov B. IET Nanobiotechnol., 2020, 14, 519-526.)

4. Изучение количественных параметров (каталитическая активность, производительность и селективность), а также механизмов формирования и функционирования мультикомпонентных каталитических систем, сформированных на основе комплексов переходных металлов и сокатализаторов различной природы (алюминий органических соединений, комплексных гидридов алюминия или бора и их алкоксигидридных производных), в реакциях превращения непредельных углеводородов (гидрирования, изомеризации, олиго- и полимеризацтии), соединений, которые содержат двойную и тройную связь, нитро- и карбонильную группы, а также ароматические системы.

                         

(Y. Y. Titova, B. G. Sukhov and F. K. Schmidt, J. Organomet. Chem., 2020, 925, 121485.)

5. Разработка целенаправленных подходов к синтезу мультикомпонентных каталитических систем, сформированных на основе комплексов таких переходных металлов, как кобальт, медь, никель или палладий.

(Y. Y. Titovа and F. K. Schmidt, New J. Chem., 2021, 45, 4525-4533. Статья размещена в рубрике «2021 Focus and Perspective articles», а анонс статьи вынесен на обложку номера журнала)

Научные направления 

В настоящее в лаборатории ведутся исследования по следующим научным направлениям:

1. гибридные неоргано-органические нанобиокомпозиты (разработка новых способов синтеза и анализа нанокомпозитов, а также исследование их физико-химических (каталитических, магнитных, оптических) и биомедицинских параметров.);

2. протонпроводящие нанокомпозитные материалы (исследование способов синтеза и физико-химических параметров протонпроводящих материалов и гибридных наноматериалов в матрице биополимеров, а также возможностей их применения в создании топливных элементов);

3. нанотераностика (cоздание гибридных нанокомпозитов, стабилизированных биополимерными матрицами природных полисахаридов, обладающих одновременно как терапевтическими, так и диагностическими свойствами);

4. катализ на наноразмерных частицах переходных металлов (исследование физико-химических аспектов формирования и природы каталитической активности в процессах гидрирования, олигомеризации (полимеризации), изомеризции ненасыщенных углеводородов в присутствии наноразмерных композиций, сформированных на основе комплексов переходных металлов).

5. использование оптически активных нанобиокомпозитов в качестве водорастворимых энантиоселективных нанореакторов.

Основные публикации

Gasilova, E.R., Aleksandrova, G.P., Volchek, B.Z., Vlasova, E.N., Baigildin, V.A. (2019). Smart colloids containing ensembles of gold nanoparticles conjugated with kappa-carrageenan. Journal of Biological Macromolecules, 137. – 358–365. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.06.215

Penzik, M.V, Kozlov, A.N., Lesnichaya, M.V, Aleksandrova, G.P., Sukhov, B.G. (2019). Gold- and silver-containing bionanocomposites based on humic substances extracted from coals A thermal analysis study. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 1, 1–8. https://doi.org/10.1007/s10973-019-08059-1

Lesnichaya, M.V, Shendrik, R., Sukhov, B.G. (2019). Relation between excitation dependent luminescence and particle size distributions for the selenium nanoparticles in κ-carrageenan shell. Journal of Luminescence, 211, 305–313. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2019.03.056

Aleksandrova, G., Lesnichaya, M., Dolmaa, G., Sukhov, B., Regdel, D. (2020). The effect of organic matter humification (aromaticity and oxidation degree) on structural and nanomorphological characteristics of humic nanocomposites of metallic platinum. Environmental Research, 190, 109878. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.envres.2020.109878

Lesnichaya, M.V., Karpova, E., Sukhov, B.G. (2021) Effect of high dose of selenium nanoparticles on antioxidant system and biochemical profile of rats in correction of carbon tetrachloride-induced toxic damage of liver. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 197, 111381. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2020.111381

Titova, Y.Y., Kon’kova, V., Sukhov, G., Schmidt, F.K. (2020). Nickel-containing nanophases as the carriers of catalytic active sites in the ethylene oligomerization in the presence of systems based on Ni(acac)2 and organoaluminum compounds. Mendeleev Communications, 30(4), 465–467. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2020.07.019

Titova, Y.Y., Sukhov, B.G., Schmidt, F.K. (2020). Nano-size bimetallic ternary hydrogenation catalysts based on nickel and copper complexes. Journal of Organometallic Chemistry, 925, 121485. https://doi.org/10.1016/j.jorganchem.2020.121485

Titova, Y.Y., Schmidt, F. K. (2021). Directed design of hydrogenation Ziegler systems. New Journal of Chemistry. 45, 4525–4533. https://doi.org/10.1039/d0nj05689h  

Государственные программы, гранты и международные проекты

   1. Международный проект «Мультиэлементные бор-, гадолиний-содержащие нанобиокомпозиты для принципиально нового уровня тераностики (параллельной многоканальной нейтронозахватной и магнито-гипертермической терапии, а также визуализирующей диагностики) онкологических заболеваний головного мозга» Комплексной программы фундаментальных исследований СО РАН «Междисциплинарные интеграционные исследования» на 2018–2020 г.г.

Руководитель-координатор международных междисциплинарных исследований в рамках настоящего интеграционного проекта пяти ведущих институтов химического, физического и биомедицинского профиля: Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского СО РАН, Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН, Международный томографический центр СО РАН, Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований, Институт химии и химической технологии Монгольской академии наук.

2. Международный грант фармацевтической компании Bayer научно-исследовательского акселератора «КоЛаборатор» «New multi-isotope both boron-, gadolinium-containing superparamagnetic neutron-capture nanodrugs for a multi-channel theranostics of the brain oncological diseases» (2020 г.г.). Руководитель: Сухов Б.Г.

3. Международный грант РФФИ 20-53-44002_монг_а «Нековалентные наногликоконъюгаты флавоноидов и нанобиокомпозиты на их основе: строение, синтетический, антиоксидантный, антимикробный, гепатопротекторный и противоопухолевый потенциал» (2020–2022 г.г.). Руководитель: Сухов Б.Г.

4. Национальный проект «Наука», организация новой лаборатории «Лаборатория функциональных наноматериалов» в Иркутском институте химии им. А.Е. Фаворского СО РАН под конкурсный проект Государственного задания НИР «Новые функциональные биополимеры и нанобиокомпозиты на их основе для обеспечения прорывных результатов в критических технологиях материаловедения, биомедицины и сельского хозяйства» (2019–2021 г.г.). Руководитель: Сухов Б.Г.

5. Конкурсный проект Государственного задания НИР Иркутского института химии им. А.Е. Фаворского СО РАН «Новый уровень глубокой переработки возобновляемого органического сырья: направленный синтез функционализированных биополимеров и их гибридных нанобиокомпозитов для медицины, ветеринарии и других критических технологий» (2017–2020 г.г.). Руководитель: Сухов Б.Г.

6.Государственное задание НИР Иркутского научного центра СО РАН, Интеграционная программа «Фундаментальные исследования и прорывные технологии как основа опережающего развития Байкальского региона и его межрегиональных связей», Конкурсный проект «Новые подходы к синтезу многоцелевых нанокомпозитов возобновляемого сырья и реагентов для горно-обогатительной и металлургической промышленности России и Монголии» (2017–2020 г.г.). Руководитель: Сухов Б.Г.

7. Грант РНФ 23-26-00140 «Синтез и хемолюминисцентная диагностика радикал-связывающей способности наночастиц благородных металлов, халькогенов и оксидов металлов как путь к установлению потенциальных механизмов их размер-опосредованных антиоксидантных свойств для борьбы с паталогическими редокс-обусловленными заболеваниями сельскохозяйственных животных». Руководитель: Зверева М.В.