Проекты

Синтез нано-Ag и получение на его основе полиакрилатных противоожоговых гидрогелей

Работа победителя конкурса «Инженеры будущего» Открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Прикладная химия, физическая химия» среди работ учащихся 10–11 классов

Направление работы: Инженеры
Авторы работы: ГБОУ Школа № 2065
Предметы: Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

Люди обжигаются достаточно часто, а эффективных гипоаллергенных средств почти нет. Наиболее актуальным нам показалось совершенствование средств для лечения ожогов II степени тяжести, поскольку ожоги I степени не требуют лечения, а терапия ожогов III−IV степени многокомпонентна и осуществляется в стационаре. Сейчас самое популярное среди пожарных противоожоговое средство – полиакрилатный гидрогель «Апполо» с антисептиком йодовидоном. В нашем противоожоговом геле бактерицидный иодовидон заменён на наночастицы серебра, которые подавляют рост колоний бактерий.

Цель

Разработка и оптимизация управляемого одностадийного синтеза нано-Ag с заданными характеристиками для применения в новом классе противоожоговых гидрогелей.

Задачи

  1. Научиться работать с 3D-моделями.
  2. Научиться программировать необходимые модули для осуществления звуковой и световой сигнализации.
  3. Создать 3D-модель корпуса устройства (в размере 1:1).
  4. Реализовать в устройстве функцию таймера.
  5. Собрать прототип устройства.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • АСМ Phywe Compact
  • Спектрофотометр ЭКРОС
  • Центрифуга-вортекс ELME LV-1006
  • Датчики ph, температуры Releon Lab
  • Нитрат серебра (х. ч. из МИТХТ), препарат реополигюкин мальтодекстрин (коммерч., ДЭ 4−6), этанол 95%, гидроксид натрия, нитрат аммония (х. ч. из школьной лаб.), полиакрилат натрия (Navisap, LG)

Описание

  1. автор выполнил всесторонний анализ имеющихся антипиренов;
  2. разработан способ синтеза составов на основе нано-TiO2, в ряде случаев модифицированного полиакрилат-ионами и/или пероксогруппами; проведено 9 синтезов;

  1. изучена микроморфология поверхности всех образцов; записаны и проанализированы электронные спектры поглощения наиболее значимых образцов;
  2. лично автором изучены огнезащитные свойства составов на зубочистках и кубиках для розжига из ДСП;
  3. автор дистанционно поучаствовал в испытаниях огнетушащих свойств (на пожарной станции в Нахабино);
  4. проанализовав всю совокупность данных, автор построил корреляцию «синтез-структура-свойства», сделал выводы и на их основе продумал и начал воплощать стратегию дальнейшего развития проекта.

Метод синтеза – сонохимический полиглюкановый; методы изучения структуры: СЗМ, ПЭМ и электронная спектроскопия поглощения; основной алгоритм проведения огневых способов испытаний: непосредственно терапия ожоговых ран II степени; изучение задержки роста колоний бактерий (метод разведений и диско-диффузионный метод); оценка способности нано-Ag к деструкции плазмид по их полосам на электрофореграмме).

Результаты работы/выводы

Основной результат: получен новый класс золей Ag, стализированного декстраном, и найден основной инструмент управления морфологией наночастиц Ag (m(декстран)/m(AgNO3))

Выводы

1. Найдены оптимальные условия синтеза золя Ag, стабилизированного декстраном.

2. Самый интересный вывод из сопоставления электронных спектров поглощения: полиакрилат-ионы также заметно повышают стабильность нано-Ag.

3. По данным СЗМ, высота частиц в плёнках из золей Ag не выходит за пределы нанодиапазона; декстран образует нанонити, которые в отсутствие серебра параллельны. А наночастицы Ag меняют взаимное расположение этих нитей.

4. Метод ПЭМ подтвердил основные результаты, полученные методом СЗМ.

5. Эффективность гидрогелей для заживления ожоговых ран оказалась равной или превосходящей «Апполо».

Перспективы использования результатов работы

Разработка аналогичного способа синтеза нано-Ag, стабилизированного другим резервным полисахаридом – гепарином. Подбор условий, при которых в присутствии золя Ag деструкция плазмид происходит, а в растворе сравнения – нет; подбор параметров синтеза нано-Ag с максимальной способностью к деструкции плазмид.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

НИТУ МИСиС

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)

XV Всероссийская олимпиада «Нанотехнологии – прорыв в будущее!» в рамках Весенней проектной школы МГУ – диплом призёра II степени.