Синтез и исследование коллоидных наночастиц нитрида титана для применения в биомедицине

Актуальность

Актуальной задачей является поиск новых веществ с лучшими свойствами для применения в фототермической терапии. Мы сосредоточились на изучении свойств наночастиц нитрида титана и их сравнении с параметрами наночастиц золота.

Цель

Изучить применимость наночастиц нитрида титана, выявить преимущества, недостатки этого материала и перспективы его использования в медицине.

Задачи

1. Изучить теоретический материал по данной теме.
2. Выбрать метод синтеза, приборы и материалы.
3. Подобрать параметры для получения высоковоспроизводимых и оптимальных по рассматриваемым характеристикам наночастиц.
4. Синтезировать наночастицы золота и нитрида титана в различных жидкостях.
5. Определить физико-химические свойства наночастиц различными методами.
6. Определить перспективность дальнейшего тестирования продукта на животных, людях и вывода его в производство.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Фемтосекундный лазер
• Диэлектрическое зеркало
• Гальванометрический сканатор с линзой (фокусное расстояние 100 мм)
• Абляционная камера с мишенью для абляции
• Дозаторы
• Лабораторные весы
• Электронный микроскоп
• Спектрофотометр

Описание

1. Авторы нашли актуальную проблему, определили цель и задачи.
2. Изучили имеющуюся литературу о методах и исследуемых материалах.
3. Работали в лаборатории (синтезировали наночастицы методом фемтосекундной лазерной абляции в жидкости, исследовали их методами просвечивающей электронной микроскопии, динамического светорассеяния, спектрофотометрии и др.).
4. Обработали полученные данные, построили графики зависимостей и написали исследовательскую работу.

Результаты работы/выводы

1. Изучена литература о фототермической терапии, наночастицах, лазерной абляции в жидкости, нелинейных оптических эффектах, методах исследования НЧ.
2. Выбран метод LAL, для него использованы фемтосекундный лазер и мишени из Au и TiN. Фокусное расстояние с достаточной точностью было рассчитано по формуле Марбургера.
3. Синтезированы четыре раствора: Au в воде, Au в растворе воды и соли, TiN в воде и TiN в ацетоне.
4. Для каждого раствора определены оптическая плотность, гидродинамический размер и фототермическая способность.
5. Сделан вывод о возможности дальнейшего тестирования данных наночастиц.

Перспективы использования результатов работы

В результате работы был доказано, что наночастицы нитрида титана могут быть эффективно применены в фототермической терапии. Полученные данные являются основанием для дальнейшего тестирования этого материала в клетках, на животных. Вероятно, наночастицы нитрида титана могут стать используемым препаратом в будущем.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

НИЯУ МИФИ

Награды/достижения

1. Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» – 2022, направление «Многообразие науки» в секции «Нанотехнологии» – победитель.
2. Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся «Старт в науку» – 2022 в секции «Физика наукоёмких технологий и новых материалов» – победитель

Мнение автора

«Работа над проектом была сложна, но интересна. Благодаря городскому образовательному проекту «Инженерный класс в московской школе» уже был приобретён опыт проектной работы и опыт участия в отборочном этапе Открытой городской научно-практической конференции.

Моё пожелание каждому: делай, что любишь, и люби, что делаешь. Так побеждают!»