​Ученые синтезировали чистый гидрогель магнетита и исследовали его свойства. Новое вещество можно использовать как для очистки воды от тяжелых металлов, так и для адресной доставки лекарств. С результатами работы ученых можно ознакомиться в журнале RSC Soft Matter. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ).

 
Гидрогели — это гелеподобные материалы, содержащие в своей структуре большое количество воды. В большинстве случаев гидрогели состоят из разветвленных, связанных между собой молекул органических полимеров, однако в последнее время активно развивается направление создания органо-неорганических или чисто неорганических гидрогелей, так как внесение неорганических компонентов позволяет сделать гидрогели чувствительными к различным физическим факторам, таким как электрический потенциал или магнитное поле, и тем самым расширить потенциал их применения. В основном такие материалы используются в качестве поглощающих веществ (сорбентов) для связывания токсичных агентов или как «умные» хранилища воды для аграрных задач, но также активно развиваются и другие области применения таких материалов, например, доставка лекарств, тканевая инженерия и создание сенсоров.
 
В ходе исследования группе ученых из Университета ИТМО совместно с коллегами из Македонии и Израиля впервые удалось получить высокомагнитный гидрогель, состоящий исключительно из магнетита и воды, причем содержание последней в материале может составлять до 94% по массе и 99% по объему. Гидрогель состоит из связанных между собой наночастиц магнетита и образует пространственную сетку, которая и поддерживает структуру материала.
 
«В поры этого геля можно загружать различные вещества. В нашей статье мы говорим о том, что есть возможность загрузить органические молекулы или какие-либо лекарственные препараты. Также данный материал биосовместим, что делает возможным его дальнейшее применение в адресной доставке лекарств», — рассказала один из авторов работы, магистрант Университета ИТМО Елизавета Анастасова.
 
Полученный гидрогель представляет собой темно-коричневую гелеобразную субстанцию, которая притягивается магнитом. Отличительной особенностью полученного материала является простота его состава, мягкие условия получения и высокая степень биосовместимости (способности встраиваться в человеческий организм).
 
Исследованные гидрогели могут избирательно поглощать из среды определенные вещества, например, ионы хрома и свинца, благодаря чему их можно использовать в качестве сорбентов. Этому способствует большая удельная поверхность гидрогеля и большой объем пор (их средний диаметр — 15 нанометров, в несколько тысяч раз тоньше человеческого волоса). В результате гидрогель оказывается на 225% более эффективным сорбентом, чем отдельные частицы магнетита, которые также используются для удаления веществ из среды. Необходимо также отметить, что полученный сорбент почти не теряет своей эффективности при повторном применении.
 
Еще одно интересное свойство гидрогеля — его тиксотропия: вещество становится менее вязким при механическом воздействии и сгущается в состоянии покоя. Благодаря этому можно добиться контролируемого высвобождения добавок, например, функциональных молекул и лекарственных средств, которые вносятся в состав перед образованием геля.

Похожие новости

  • 14/03/2018

    Физики помогут нефтяникам добывать больше углеводородов

    ​Российские ученые в составе международной группы разработали алгоритм для расчета проницаемости горных пород по их 3D-изображениям. Программа поможет нефтяникам выбирать наиболее эффективные схемы разработки месторождений.
    453
  • 25/09/2018

    Физики измерили намагниченность диэлектрика за одну триллионную долю секунды

    Коллектив ученых из России, Германии, Швеции и Японии разработал способ изменить намагниченность диэлектрика, воздействуя на него сверхкороткими лазерными импульсами. Ученым удалось добиться времени изменения намагниченности в одну пикосекунду – это в 100 раз меньше, чем предполагалось ранее.
    225
  • 18/06/2018

    Сибирские ученые превратили сельхозотходы в уникальную наноцеллюлозу

    Сотрудники Института проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения Российской академии наук (ИПХЭТ СО РАН) разработали новый дешевый способ получить важный для промышленности материал – бактериальную наноцеллюлозу.
    507
  • 04/10/2018

    Физики впервые получили спиновый ток при помощи лазера

    Исследователи из Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе РАН в сотрудничестве с зарубежными коллегами впервые показали, что с помощью сверхкоротких лазерных импульсов можно генерировать гигагерцовый спиновый ток.
    392
  • 19/03/2018

    Российские ученые разработали новый способ борьбы с турбулентностью

    ​Необычный способ борьбы с турбулентностью в авиации разработали ученые Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) и Института проблем машиноведения (ИПМаш) РАН. Для предотвращения тряски и нырков воздушного судна они предлагают оснащать его крылья "перьями" - сотнями маленьких пластинок, самостоятельно меняющих пространственное положение в зависимости от давления воздуха.
    505
  • 04/09/2018

    Институт автоматики и электрометрии СО РАН на Международном форуме «Технопром-2018»

    ​27-30 августа в Новосибирске прошел VI Международный форум технологического развития и выставка «Технопром-2018». Ключевая тема форума в 2018 году - Наука как индустрия в условиях «идеального шторма».
    271
  • 22/01/2018

    Россия и Китай развивают совместные исследования

    ​В конце 2017 года в г. Санья (провинция Хайнань, Китайская Народная Республика) состоялся очередной XIV Китайско-Российский симпозиум "Новые материалы и технологии".   Это регулярно приводящееся мероприятие было организовано около 30 лет назад по инициативе бывшего директора Института металлургии и материаловедения им.
    748
  • 09/01/2018

    Геофизики исследовали космические хоры в радиационном поясе Земли

    ​Ученые из Полярного геофизического института исследуют низкочастотные сигналы, которые способны влиять на радиационный пояс Земли. Прогноз поведения пояса позволит минимизировать вред от космической радиации для спутников и космонавтов.
    613
  • 23/07/2018

    Магнитные нанодиски улучшат качество томографии

    Ученые России и США разработали магнитные наноструктуры, регистрируемые индукционными методами с рекордной чувствительностью в организме лабораторных животных in vivo.  Полученные магнитные микродиски позволят увеличить чувствительность и информативность различных методов визуализации органов и тканей, таких как магнитно-резонансная томография, MPQ и MPI (magnetic particle imaging).
    333
  • 31/08/2018

    Форум «Технопром-2018»: итоги

    ​Более 7,8 тыс. человек собрал международный форум технологического развития "Технопром", прошедший в Новосибирске 27-30 августа. Об этом сообщили 30 августа ТАСС в оргкомитете форума.
    757