ИХР РАН / ISC RAS

🧪 Новые ультра- и микрофильтрационные мембраны из полипропилена превосходят импортные аналоги

Ученые Института химии растворов получили результаты по ряду направлений исследований. В чем суть научных открытий – в Телеграм-рубрике «ИХР РАН: обзор итогов».

Научная группа «Физическая химия полимерных систем и функциональные материалы на их основе» разработала новую технологию получения полипропиленовых мембран, которые имеют перспективы применения при водоподготовке, микрофильтрации жидкостей в пищевой, медицинской, химической промышленности и в качестве мембранных контакторов для выделения углекислого газа и сероводорода из газовых смесей.

Технология основана на комбинации методов термически индуцированного фазового распада и осаждения путем погружения. Она заключается в приготовлении при повышенной температуре жидкой гомогенной смеси полимера с растворителем, ее формовании в тонкую пленку и погружении в осадитель комнатной температуры.

В рамках фундаментального аспекта работы было изучено термическое (фазовое) поведение смесей полимера с выбранными растворителями, разработаны технологические параметры процесса, влияние природы осадителя (вода, различные спирты) на механизм структурообразования, морфологию и свойства полученных мембран. Предложена термодинамическая трактовка полученных результатов с учетом данных о теплофизических свойствах осадителей и их термодинамическом сродстве к полимеру и растворителю. А в рамках прикладного аспекта работы были оценены эксплуатационные (физико-механические, транспортные) свойства мембран. Ученые пришли к выводу, что по проницаемости новые мембраны значительно превосходят импортные аналоги из полипропилена с подобными значениями прочности и селективности.

🧪 Визуализация механизма взаимодействия в наноансамбле

Ученые Института химии растворов получили результаты по ряду направлений исследований. В чем суть научных открытий – в Телеграм-рубрике «ИХР РАН: обзор итогов».

В Лаборатории «Новые материалы на основе макроциклических соединений» исследовали свойства молекулярных систем с порфирином. На основе стационарного поглощения/фотолюминесценции, экспериментов с временным разрешением (метод время-коррелированного счёта одиночных фотонов) и рамановской спектроскопии проанализированы явления взаимодействия и изменения спектральных свойств взаимодействующих субъединиц в наноансамблях тетракатионов порфирина с анионными квантовыми точками, солюбилизированных глутатионом.

Ученые предложили квантово-химическую атомистическую 3D-модель квантовой точки AgInS/ZnS/GSH, которая позволила визуализировать механизм взаимодействия порфиринового тетракатиона с поверхностью анионной квантовой точки, включающего электростатическое взаимодействие с отрицательно заряженными терминальными группами глутатиона. За ним следует очень быстрое металлирование порфириновой платформы с образованием Zn-комплекса, который непосредственно фиксируется на поверхности квантовой точки.

Эти результаты подчеркивают сложность процессов взаимодействия в наноансамблях «квантовая точка – порфирин» и предоставляют эффективную стратегию для детального анализа релаксации энергии возбуждения в исследуемых системах.

🧪 Порфириновые пленки Ленгмюра-Шеффера для создания селективных датчиков

Ученые Института химии растворов получили результаты по ряду направлений исследований. В чем суть научных открытий – в Телеграм-рубрике «ИХР РАН: обзор итогов».

Научные сотрудники изучили условия формирования плавающих слоев порфиринов на границе раздела воздух/вода и пленок Ленгмюра-Шеффера на их основе (ЛШ-пленка).

Пленки получены путем переноса плавающих слоев на кварцевую подложку. Был применен метод молекулярной динамики с целью моделирования плавающих слоев порфиринов и рассчитаны структурные параметры упаковки их молекул на поверхности воды. Методами сканирующей электронной и атомной силовой микроскопии изучена морфология поверхности ЛШ-пленок.

Ученые установили сенсорную способность разработанных ЛШ-пленок по отношению к парам пиридина, аммиака и кислот различной природы в газовой фазе и азотсодержащим органическим лигандам, ПАВ и галогенид-ионам в водных растворах. Легко идентифицируемый спектральный отклик на связывание макроциклом субстрата определенного типа позволяет установить концентрационные пределы обнаружения субстрата. Полученные результаты могут быть использованы при создании селективных датчиков для экологического мониторинга сточных вод и промышленных выбросов в атмосферу.

👏 Поздравляем с получением гранта!

В Российском научном фонде подвели итоги конкурса на получение грантов по приоритетному направлению деятельности «Поддержка проведения научных исследований и развития научных коллективов, занимающих лидирующие позиции в определенных областях науки».

Рады сообщить, что в числе победителей конкурсного отбора – заявка ведушего научного сотрудника Лаборатории физической химии лекарственных соединений Института химии растворов Татьяны Валентиновны Волковой.

Проект направлен на разработку новых биодоступных форм противоопухолевых препаратов на основе биополимеров и супрамолекулярных комплексов, которые обладают такими важными свойствами, как контролируемое высвобождение и проницаемость.

От всей души поздравляем Татьяну Валентиновну с получением гранта и желаем успешной реализации проекта!

🧑‍🔬 Ученые раскрыли уникальные свойства нанокомпозиционного материала для применения в медицине

В Лаборатории «Химия гибридных наноматериалов и супрамолекулярных сиcтем» Института химии растворов продолжают исследовать композиционный материал на основе титаната бария и оксида меди.

Ученые проводили испытания этого композита для применения в медицине. Эта работа ведется совместно с одним из ведущих федеральных медицинских учреждений региона – НИИ материнства и детства имени В.Н. Городкова Минздрава России.

Была изучена совместимость композита с клетками крови – эритроцитами, насыщающими клетки кислородом, и тромбоцитами, отвечающими за свертываемость. Результаты впечатлили: соединение препятствует так называемому «слипанию» тромбоцитов, которое происходит при тромбозе. Это состояние, при котором в артериях, венах или полостях сердца образуются кровяные сгустки, тромбы.

Кроме того, доказано, что оксидные соединения обладают антимикробной активностью. Вместе с тем ученые отметили, что при определенных концентрациях композита в крови активируется процесс окисления липидов, которые «готовят» пластический материал для создания и обновления клеточных структур. Это дает надежду, что в будущем изученный композит можно будет использовать для ускорения сращивания тканей при лечении травм.

Подробнее с исследованием можно ознакомиться, перейдя по ссылке: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0272884225051727?via%3Dihub. Работа выполнена в рамках Госзадания.

👍 Новая онлайн-платформа предскажет свойства органических красителей быстрее и точнее аналогов

Ученые из Института химии растворов разработали онлайн-платформу SpecML, которая позволяет с высокой точностью и скоростью предсказывать основные флуоресцентные характеристики для новых красителей BODIPY.

В основе метода лежат модели машинного обучения, созданные на большом массиве экспериментальных данных, собранных из научной литературы. Так, для обучения алгоритма авторы использовали около 36 000 экспериментальных записей для более чем 6 500 уникальных молекул BODIPY, исследованных в 82 различных растворителях. Такое количество и разнообразие данных позволило моделям выявлять сложные взаимосвязи между структурой молекулы и ее оптическими свойствами.

«SpecML представляет собой простой и мощный инструмент для дизайна материалов в области химии, биологии и материаловедения. Веб-платформа находится в открытом доступе, поэтому любой заинтересованный исследователь может опробовать ее возможности. Мы уверены, что SpecML станет эффективным ресурсом для ускорения разработки новых BODIPY красителей с заранее заданными свойствами. Это будет способствовать созданию более эффективных флуоресцентных маркеров для терапии рака и конструирования материалов для органической электроники следующего поколения. В дальнейшем мы планируем дообучить модели на большем количестве данных, а также расширить функционал SpecML, добавив ряд полезных опций», — рассказывает руководитель проекта Александр Ксенофонтов, старший научный сотрудник Лаборатории «Химия и молекулярная фотоника дипиррометеновых красителей и люминофоров». Проект поддержан грантом Российского научного фонда. Ознакомиться с ним подробнее можно, перейдя по ссылке: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1386142525013988?via%3Dihub.

🧪 Донорно-акцепторные пары для одно-молекулярных органических солнечных ячеек

Ученые Института химии растворов получили результаты по ряду направлений исследований. В чем суть научных открытий – в Телеграм-рубрике «ИХР РАН: обзор итогов».

В Лаборатории «Синтез и реакционная способность металлопорфиринов в растворах» впервые созданы донорно-акцепторные пары для одно-молекулярных органических солнечных ячеек на основе тетрапиррольных соединений с обратным фотоиндуцированным переносом заряда и охарактеризована динамика сверхбыстрых процессов в них при фотовозбуждении.

С целью расширения возможностей создания систем с гетеропереходом электрона при фотовозбуждении для солнечных ячеек выдвинута идея использования в донорно-акцепторных парах на основе порфиринов и фталоцианинов производных антрацена в качестве донорных составляющих. Суть выдвигаемой идеи состоит в замене привычной донорный природы тетрапиррольных соединений или их комплексов с ионами металлов на акцепторную путем получения на их основе донорно-акцепторных пар с производными антрацена.

Научные сотрудники получили и представили параметры спектральных свойств и динамики сверхбыстрых процессов в полученных парах при фотовозбуждении. Доказано перераспределение электронной плотности в донорно-акцепторных парах, направленное от антраценового фрагмента к макроциклу – противоположное по отношению к акцепторам фуллереновой природы и другим нефуллереновым акцепторам. Полученные данные развивают фундаментальную основу в области фотовольтаики и показывают широкие перспективы изучения молекулярных систем этого класса.

👏 Аспирант Института химии растворов получила грант Фонда содействия инновациям

Поздравляем Ирину Скоробогаткину из лаборатории «Физическая химия супрамолекулярных систем на основе макроциклических соединений и полимеров» с победой в федеральном конкурсе!

Ее проект направлен на разработку нового класса антибактериальных средств. "Поскольку растущая антибиотикорезистентность и появление патогенов с множественной лекарственной устойчивостью являются одной из насущных проблем человечества, разрабатываемый продукт имеет высокую актуальность и прикладную значимость. В работе мы используем биомиметические подходы, позволяющие создать эффективное средство борьбы с патогенами. Разрабатываемый продукт позволяет добиться полной гибели всех форм патогена без угнетения нормальной микробиоты за счет высокоселективного нацеливания", - отмечает Ирина Скоробогаткина.

Результаты проекта могут быть применены в медицине, ветеринарии, фармацевтическом производстве, сельском хозяйстве, для обеззараживания поверхностей и используемого оборудования в больницах, на предприятиях, в общественных местах.

Напомним, что в этом году Ирина Скоробогаткина стала обладательницей стипендии имени основателя нашего Института – Геннадия Алексеевича Крестова. Желаем дальнейших успехов на благо отечественной науки!

🧪 Сверхкритический флюид для разработки новых кристаллических форм Уминофеновира

Ученые Института химии растворов получили результаты по ряду направлений исследований. В чем суть научных открытий – в Телеграм-рубрике «ИХР РАН: обзор итогов».

Умифеновир, известный также как Арбидол (АРБ), представляет собой уникальное безрецептурное соединение, активно применяемое для профилактики острых респираторных заболеваний. Пандемия COVID-19 значительно стимулировала научный интерес к этому веществу. Основным препятствием для дальнейшего прогресса является крайне низкая растворимость Уминофеновира в водных средах. Это вызвало необходимость в разработке новых форм, обладающих улучшенными характеристиками. Получение твердых форм из растворов представляет собой сложный и многогранный процесс, что обостряет проблему точного выбора среды и условий синтеза.

Для поиска оптимальных условий синтеза был предложен инновационный метод с использованием спектроскопии ядерного эффекта Оверхаузера, позволивший выявить оптимальные растворители для формирования твердых фаз. Исследования, проведенные в сверхкритическом углекислом газе (скСО2), продемонстрировали преобладание конформеров «S» (97 %) при 45°С и 9 МПа, что согласуется с результатами,полученными в хлороформе, который традиционно используется для синтеза кристаллических форм АРБ. Эти данные открывают новые горизонты для использования скСО2 в разработке высокоэффективных твердых форм, отмечают в Лаборатории ЯМР-спектроскопии растворов и флюидов.

🧪 Комбинируем плюроники: ученые ИХР РАН создали лекарства от артрита пролонгированного действия

Работа сотрудников сразу нескольких подразделений Института химии растворов ориентирована на конкретную проблематику – создание лекарственных препаратов нового поколения. В Лаборатории «Химия олигосахаридов и функциональных материалов на их основе» рабочая группа сфокусировалась на поиске вариантов лечения ревматоидного артрита.

Научные сотрудники использовали «умные» гидрогели на основе сополимеров полиэтилен-полипропиленоксида – плюроников, в которые затем поместили противоревматический препарат «лефлуномид». Особенностью умных гидрогелей является то, что в обычных условиях они существуют в жидком виде, но, когда попадают в организм, то под действием температуры тела переходят в гелевую структуру. За счет высокой вязкости полученного состава лекарство высвобождается в организм намного медленнее, чем из жидкой инъекции. Подробнее - на сайте ИХР РАН: https://www.isc-ras.ru/ru/novosti/kombiniruem-plyuroniki-uchenye-ihr-ran-sozdali-lekarstva-ot-artrita-prolongirovannogo.

👏 Главная Международная конференция по химии растворов

Директор Института химии растворов Михаил Григорьевич Киселев принял участие в организации и проведении 39-й Международной конференции по химии растворов, на которой им была прочитана пленарная лекция.

Международная конференция по химии растворов (ICSC) проходила с 14 по 17 сентября в г. Монастир (Тунис) под совместным патронажем Международного руководящего комитета ICSC, Международного союза фундаментальной и прикладной химии (IUPAC), Тунисского химического общества (TCS) в качестве соорганизатора и Университета Монастира.

В работе Конференции приняли участие более 150 исследователей со всех континентов, из 40 стран мира. Было представлено 5 пленарных и 12 ключевых лекций, а также 53 устных доклада. Ведущие исследователи называют этот форум главной мировой конференцией по химии растворов, именно здесь создаются регламенты в области химии.

На Конференции обсуждались фундаментальные аспекты, прикладные исследования в химии растворов. "Как и ожидалось, основными темами для обсуждения стали те научные направления, которые в настоящее время активно развиваются во всем мире. Ионные жидкости, сверхкритические флюиды, растворители с глубокой эвтектикой - именно по этим перспективным направлениям и ряду других работают сейчас и наши лаборатории", - отметил Михаил Киселев.

Добавим, что ICSC — это традиционная конференция, основанная в 1967 году в Гамильтоне, Канада. Она проводится каждые два года в разных странах мира. Следуя успешным и продуктивным предыдущим форумам за последние десять лет: в Киото (2013, Япония), Праге (2015, Чехия), Сегеде (2018, Венгрия), Синине (2019, Китай), Картахене (2021, Колумбия), Белграде (2023, Сербия), 39-я ICSC продолжила традицию, способствуя научному и культурному взаимодействию между различными исследовательскими сообществами по всему миру, чтобы поделиться своими последними открытиями как фундаментального, так и практического характера, распространить знания, а также развивать технологии и инновации во благо общества и защиты окружающей среды.