Лаборатория физикохимии высокодисперсных материалов

Краткая историческая справка о подразделении

Лаборатория организована в 2004 г. на базе отдела электровзрывных технологий Конструкторско- технологического центра ТНЦ СО РАН.

Области исследований, направления фундаментальных исследований

Научные основы синтеза и формирования свойств иерархически организованных наноразмерных структур, разработка областей применения наноструктур в биомедицинских приложениях и новых производственных технологиях

Задачи, решаемые в рамках этих направлений

1. Разработка методов синтеза биоактивных иерархически организованных композитных наночастиц, в т.ч. числе со структурой янус-частицы и ядро-оболочка.

2 Разработка методов синтеза иерархически организованных низкоразмерных наноструктур оксидов металлов.

3. Разработка бимодальных металлопорошковых композиций на основе микро- и наночастиц для формование деталей PIM- и аддитивными технологиями.

4. Разработка биоактивных композитных и низкоразмерных наноструктур для подавления жизнедеятельности патогенных микроорганизмов и опухолевых клеток.

Состав подразделения

Общая численность 13 человек,
в том числе:
- докторов наук - 1,
- кандидатов наук - 5,
- молодых научных сотрудников (до 33 лет) - 2

Важнейшие научные результаты

1. Разработаны научные основы новых антимикробные средства медицинского назначения на основе наноструктур не содержащие антибиотиков и антисептиков.

2. Показано, что агломераты низкоразмерных структур оксигидроксида алюминия являются перспективной основой для создания новых противоопухолевых препаратов нетоксического действия и медицинских технологий для лечения злокачественных новообразований.

3. Разработаны научные основы синтеза бикомпонентных наночастиц из несмешивающихся металлов.

Разработки

1. На основе наноструктур гидроксидов алюминия разработаны фильтровальные материалы для очистки водных сред от микробиологических загрязнений, вирусов и коллоидных частиц с эффективностью не менее 99 %.

2. Разработана технология производства новых перевязочных средств на основе кристаллических сорбентов металлов для лечения инфицированных, хронических и плохозаживающих ран, глубоких и обширных ожогов с эффективностью сорбции микроорганизмов (в т.ч. резистентных к действию антибиотиков и антисептиков) не ниже 99,99 %, что позволило впервые в мире решить проблему резистентности микроорганизмов для поверхностных ран различной этиологии.

3. Разработан метод синтеза бикомпонентных наночастиц из несмешивающихся металлов со структурой янус-частицы и ядро-оболочка и заданным содержанием компонентов.

4. Разработаны бимодальные металлопорошковые композиции на основе микро- и наночастиц для PIM-технологий.

Проекты, гранты, договора

Программы РАН:

1. № 27.39. Разработка научных основ получения наночастиц алюминия с блочной структурой - центров роста нановолокон. 2009-2010 гг.

2. № 21.17. Разработка научных основ синтеза нового антисептического материала на основе электроположительных нановолокон и изучение его антимикробных свойств. 2009-2010 гг.

3. III.23.2.3. Разработка научных основ синтеза и исследование свойств материалов с иерархически организованной внутренней структурой на основе оксидов, боридов, карбидов

4. III.23.2.5. Научные основы формирования новых функционализированных биоактивных композитных материалов и покрытий с многоуровневой и гетерогенной структурой, в том числе для биомедицинских приложений.

Проекты РФФИ:

1. № 09-01-12007-М. Теоретическое и экспериментальное исследование процесса формирования физико-химических свойств многокомпонентных наночастиц при синхронном распылении металлов с различными теплофизическими характеристиками. 2009-2010 гг.

Контракты с Администрацией Томской области:

2. № 97. Бытовое устройство для биологической стерилизации воды (Полевой водоочиститель). 01.10.2005 г. - 01.10.2006 г.

3. № 137. Композитный сорбционный фильтр. 15.09.2005 г. - 15.09.2006 г.

4. № 88. Нетканый фильтрующий материал с применением нановолокон для очистки воздушных сред от загрязнений органического и неорганического происхождения. 20.07.2006 г. - 20.07.2007 г.

5. № 330. Разработка способа получения гранулированного носителя нановолокон - основы сорбентов нового поколения для скоростной очистки воды от мышьяка и других загрязнений. 18.07.2007 г. - 01.07.2008 г.

Проекты ФЦП:

1. № 063. Разработка технологии получения нановолокон на основе оксидов металлов для адсорбционных процессов. 22.07.2005 г. - 08.12.2006 г.

2. № 02.527.12.9010. Разработка технологии и организация промышленного производства наносорбентов и устройств на их основе для получения микробиологически чистых растворов биомедицинского назначения и для пищевой индустрии. 27.09.2007 г. - 31.10.2009 г.

3. № 14.578.21.0042. Разработка технологии получения нанопористых материалов для анализа свойств газов в энергетике, химической промышленности и медицине

4. № 14.604.21.0158 «Разработка и создание нового поколения бимодальных металлопорошковых композиций на основе нано- и микрочастиц жаропрочных, жаростойких, коррозионностойких сплавов для аддитивных технологий синтеза деталей сложных систем»

5. № 14.604.21.0156 «Разработка наноматериалов на основе оксидов и гидроксидов Al и Fe, обеспечивающих направленную ионную модификацию биологических сред и потенцирование действия лекарственных препаратов, и создание на их основе эффективных гемостатических средств с антимикробным эффектом».

Проекты РНФ:

1. № 14-23-00096 «Изучение факторов, обуславливающих противоопухолевую активность низкоразмерных наноструктур на основе гидроксида алюминия, и исследование механизма их действия на опухолевые клетки»

2. № 17-19-01319 «Перспективные наноструктурные сплавы, сформированные компактированием биметаллических наночастиц из несмешивающихся металлов: получение, структура, физикомеханические свойства».

3. № 17-79-20382 «Дизайн новых антимикробных агентов на основе бикомпонентных наночастиц металлов и их оксидов».

Важнейшие публикации

1. Bakina O.V., Svarovskaya N.V., Glazkova E.A., Lozhkomoev A.S., Khorobraya E.G., Lerner M.I. Flower-shaped AlOOH nanostructures synthesized by the reaction of an AlN/Al composite nanopowder in water // Advanced Powder Technology, 2015, Vol. 26, No. 6, pp. 1512-1519. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921883115001843

2. Svarovskaya N.V., Berenda A.V., Bakina O.V., Glazkova E.A., Lozhkomoev A.S., Khorobraya E.G., Domashenko V.V., Lerner M.I., Fomenko A.N. Chemical behavior of Al/Cu nanoparticles in water // Progress in natural science, 2015, Vol. 25, No. 1, pp. 1-5. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1002007115000027

3. Lerner M.I., Pervikov A.V., Glazkova E.A., Svarovskaya N.V., Lozhkomoev A.S., Psakhie S.G. Structures of binary metallic nanoparticles produced by electrical explosion of two wires from immiscible elements // Powder Technology. 2016. Vol. 288. P. 371-378. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032591015301807

4. Lozhkomoev A.S., Glazkova E.A., Bakina O.V., Lerner M.I., Gotman I., Gutmanas E.Y., Kazantsev S.O., Psakhie S.G. Synthesis of core-shell AlOOH hollow nanospheres by reacting Al nanoparticles with water // Nanotechnology. 2016. Vol. 27. P. 205603. http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-4484/27/20/205603

5. Lerner M.I., E.A. Glazkova, Lozhkomoev A.S., Svarovskaya N.V., Bakina O.V., Pervikov A.V., Psakhie S.G. Synthesis of Al nanoparticles and Al/AlN composite nanoparticles by electrical explosion of aluminum wires in argon and nitrogen // Powder Technology. 2016. Vol. 295. P. 307-314. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032591016301644

6. Lozhkomoev A. S. et al. On the possibility of soft matter nanostructure formation based on mesoporous aluminum hydroxide. Prospects for biomedical applications //Physical Mesomechanics. - 2017. - Т. 20. - №. 2. - С. 134-141. https://link.springer.com/article/10.1134/S1029959917020035

7. Svarovskaya N. V. et al. Glass and cellulose acetate fibers-supported boehmite nanosheets for bacteria adsorption //Progress in Natural Science: Materials International. - 2017. - Т. 27. - №. 2. - С. 268-274. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S100200711730196X

7. F. Noor, A. Vorozhtsov, M. Lerner, D. Wen, Exothermic characteristics of aluminum based nanomaterials // Powder Technology. Volume 282, 2015, P. 19-24. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032591015001096

8. F. Noor, A. Vorozhtsov, M. Lerner, E. Pedone, B. Filho, D. Wen, Thermal-Chemical Characteristics of Al-Cu Alloy Nanoparticles // J. Phys. Chem. C, 2015, 119 (25), P. 14001-14009. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpcc.5b01515

9. Lerner M. I. et al. Fe-Cu Nanocomposites by High Pressure Consolidation of Powders prepared by Electric Explosion of Wires //Advanced Engineering Materials. - 2018. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adem.201701024

Список патентов

1. Лернер М.И.., Сваровская Н.В., Псахье С.Г., Руденский Г.Е., Репин В.Е., Пугачев В.Г. "Фильтрующий материал, способ его получения и способ фильтрования", Патент РФ № 2317843 опубл. 2008.02.27, Бюл. № 6
2. Лернер М.И., Родкевич Н.Г., Сваровская Н.В., Ложкомоев А.С., Псахье С.Г., Руденский Г.Е. "Способ получения фильтрующего материала", Патент № 2297269, опубл. 2007.04.20, Бюл. № 11
3. Лернер М.И., Родкевич Н.Г., Сваровская Н.В., Псахье С.Г., Руденский Г.Е.
"Композиционный сорбирующий материал и способ его получения", Патент № 2313387, опубл. 2007.12.27, Бюл.№ 36
4. Лернер М.И., Цыганков В.М., Родкевич Н.Г., Ложкомоев А.С., Псахье С.Г., Руденский Г.Е. "Патронный фильтр для очистки воды", Патент на ПМ № 58050, опубл.2006.11. 10. Бюл. № 31
5. Лернер М.И., Псахье С.Г., Руденский Г.Е., Цыганков В.М., Апкарьян А.С.
«Патронный фильтровальный элемент (варианты)», Патент на ПМ № 60874, опубл. 2007.02.10.
Бюл. № 4

6. Лернер М.И., Давыдович В.И., Сваровская Н.В, Глазкова Е.А. "Способ получения нановолокон оксидно-гидроксидных фаз алюминия", Патент № 2328447, опубл. 2008.07.10, Бюл. № 19

7. Gebrauchsmusters Bundesrepublik Deutschland Nr. 21 2010 000 186.1. Bakterizides Sorptionsmatrials. Gebrauchsmusterinhaber Institute of Strength Physics and Materials Science of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (ISPMS SB RAS), Tomsk, RU. Tag der Eintragung 13.12.2012.

8. Spis malog patenta 1350 U. Baktericidni sorbent material I metod za njegovu proizvodnju. Република Србиjа. Lerner M.I., Glazkova E.A., Psakhie C.G., Kirilova N.V., Svarovskaya N.V., Bakina O.V. Pravo prvenstva: 07.12.2009. Гласнику интелектуалне своjине бр. 6/2013, 31.12.2013. Београд, 03.01.2014. Мали патент важи до 06.12.2020 г.

9. Патент 2 523643. Способ получения суспензии высокодисперсных частиц металлов и их соединений и устройство для его осуществления. Лернер М.И., Глазкова Е.А., Псахье С.Г., Хоробрая Е.Г., Иванов А.Н., Цыганков В.М., Цхе А.А. Приор: 06.11. 2012. Опубликовано: 20.07.2014 Бюл. № 20.

10. 2560432. Агломераты оксигидроксидов металлов и их применение. Псахье Сергей Григорьевич, Лернер Марат Израильевич, Глазкова Елена Алексеевна, Бакина Ольга Владимировна, Васильева Ольга Сергеевна, Михайлов Георгий Андреевич, Турк Борис. 20.05.2013. Опубликовано: 20.08.2015. БИ 24.

11. 2546014. Антисептический сорбционный материал, способ его получения и повязка для лечения ран на его основе. Лернер Марат Израильевич, Глазкова Елена Алексеевна, Псахье Сергей Григорьевич, Бакина Ольга Владимировна, Тимофеев Сергей Сергеевич. 21.08.2013. Опубликовано: 10.04.2015. БИ 11.

12. 2542171. Устройство для термической обработки и способ формирования кристаллического сорбента. Лернер Марат Израильевич, Глазкова Елена Алексеевна, Псахье Сергей Григорьевич, Хоробрая Елена Геннадьевна, Иванов Алексей Николаевич, Цыганков Виктор Михайлович. 30.04.2013. Опубликовано: 20.02.2015. БИ 6.

13. Пономарев Ю. Н., Солодов А. А., Пташник Д. И., Солодов А. М., Петрова Т. М., Глазкова Е. А. Спектры поглощения молекул в газовой фазе и в адсорбированных слоях в нанопористых аэрогелях. База данных, заявка № 2016621624 от 07.12.2016 г.

14. Пат. 2 614 146. Лернер М. И., Псахье С. Г., Глазкова Е. А., Бакина О. В., Казанцев С. О. Способ получения нанопористого материала для чувствительных элементов газовых сенсоров и нанопористый материал, полученный этим способом. 10.12.2015. Опубл: 23.03.2017 Бюл. № 9.

Ресурсы

№ п/н	Наименование единицы оборудования	Классификатор научного оборудования (предназначение)	Марка, фирма-изготовитель, страна	Год выпуска
1	2	3	4	5
1	Zetasizer Nano ZSP	Анализаторы для определения размера частиц, дзета-потенциала и молекулярной массы наночастиц, коллоидов и белков	Malvern Instruments Ltd, Великобритания	2014
2	Испытательный комплекс для исследований хим. состава и характеристик структуры сорбционных материалов (Сорбтометр-М)	Анализаторы удельной поверхности	ЗАО «КАТАКОН», Новосибирск	2007
3	Комплекс изучения наночастиц (Дисковая центрифуга CPS Disk Centrifuge)	Анализаторы размера частиц	CPS Instruments Europe, США	2008
4	Микроскоп биологический инвертированный для лабораторных исследований Axio Vert.A1	Микроскопы биологические инвертированные для лабораторных исследований	Carl Zeiss, Германия	2012
5	Лабораторный реактор LR-2. ST	Лабораторные реакторы	IKA Werke, Германия	2014
6	Климатическая камера	Оборудование для климатических и термических испытаний	ООО «Термокон», Россия	2014
7	СО2 инкубатор	Оборудование для биологических исследований	Sanyo (Panasonic), Япония	2014
8	Счетчик клеток ТС20 с принтером	Оборудование для биологических исследований	Bio-Rad, США	2014
9	Комплекс оборудования для чистых и особо чистых помещений «Ламинар-С»	Оборудование для чистых и особо чистых помещений	ЗАО "Ламинарные системы", Россия	2013