Гидрофобные и флуоресцирующие наноалмазы

Ученые из университета Drexel University создали новый тип наноалмазов, имеющих очень гидрофобные свойства, а также проявляющих сильную флуоресценцию.

Наноалмазы (НА) представляют собой ультрадисперсную разновидность углеродной фазы. Эти наночастицы имеют кристаллическую решетку типа алмаза с множеством поверхностных дефектов, которые образуют высокополярные группировки органического типа. Наноалмазы были независимо открыты несколькими научными группами в Советском Союзе и по сей день являются предметом активного изучения в России. Возросшая популярность наноструктур делает очень привлекательной разработку технологических применений НА.

Получение углеродных частиц со структурой алмаза при высоком давлении и температуре, начавшееся в 50-х годах прошлого века, эволюционировало в детонационную технологию получения НА. Сырьем служит углерод, входящий в состав взрывчатых веществ, далее наночастицы размером около 5 нм очищают с помощью азотной кислоты и отмывают для получения неагрегированных ультрадисперсных систем. Детонационное производство НА является относительно недорогим.

Наноалмазы имеют большую удельную поверхность и, как показали исследования, проявляют ряд необычных свойств. С помощью модификации поверхности наноалмазов эти наночастицы превращаются в превосходные агенты для доставки лекарств (они гораздо меньше в размерах используемых в биомедицине липосом и полимерсом и не токсичны); также можно создавать на их основе нанокомпозиты и антипригарные покрытия, абразивные составы, адсорбенты, элементы электроники и пр.

26_03_09_nanodiamonds1.jpgСлева направо: электронная фотография НА; схематическое изображение его поверхностных функциональных групп; голубое флуоресцентное свечение дисперсии модифицированных НА.

Обычно жидкие системы с наноалмазами создаются на основе полярных растворителей, таких как вода или спирты. Однако технология работы с полимерами требует, как правило, гидрофобных условий.

В журнале Американского Химического Общества (J.A.С.S.) недавно опубликована работа, в которой описывается получение высоко гидрофобных НА. Вадим Мочалин (Vadym Mochalin) и Юрий Гоготси (Yury Gogotsi) из Дрексельского Университета (Drexel University, США) модифицировали частицы НА гидрофобными молекулами октадециламина (ODA). Стоит отметить, что ODA активно используется для предотвращения коррозии в бойлерах. Модифицированные наночастицы становятся абсолютно несмачиваемыми водой, спиртами и другими гидрофильными растворителями и великолепно смачиваются маслами, продуктами нефтепереработки и растворами полимеров. Такое новое свойство НА очень востребовано и применимо при введении наноалмазных добавок в минеральные масла, используемые для смазки и уменьшения износа двигателей.

26_03_09_nanodiamonds2.jpgСлева на рисунке: схема модификации поверхностных карбоксильных групп НА октадециламином; справа: модифицированная гидрофобная наночастица (НА).

Другое интересное свойство модифицированных с помощью ODA наноалмазов – их способность к чрезвычайно интенсивной флуоресценции, которую можно увидеть невооруженным глазом в растворе, содержащем всего лишь 0.004 %масс. НА. Механизм этого явления еще предстоит изучить, а флуоресцентные НА уже сейчас можно использовать в биомедицинских диагностических приложениях.

Основное преимущество НА для использования в биомедицинских целях – это отсутствие токсичности, поскольку зарекомендовавшие себя в таких приложениях флуоресцентные наночастицы, называемые квантовыми точками, из-за токсичности не могут широко применяться in vivo. Гидрофобные флуоресцентные НА открывают новые пути визуализации клеточных мембран и других гидрофобных компонентов биологических систем.

Авторы работы отмечают, что подобным способом можно модифицировать и другие углеродные наночастицы.

Мария Костюкова

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 4.8 (12 votes)
Источник(и):

Nanodiamonds exhibit blue fluorescence

Wet Chemistry Route to Hydrophobic Blue Fluorescent Nanodiamond

Наноалмазы



Anonymous аватар

Интересно будет провести сравнение с кремниевыми (диоксид кремния) частичками, которые уже находят свое применение в высокоэффективной жидкостной хроматографии.