Пользователь
0,0
рейтинг
28 января 2015 в 13:29

Фуллерен, шаг вперёд из песочницы

Фуллерен – одна из форм чистого углерода, в котором атомы соединены между собой в кристаллическую решетку, напоминающую по форме футбольный мяч. В зависимости от числа атомов фуллерены могут низшими (от 24х до 70 атомов) и высшими (70 и более атомов). Практический интерес представляют молекулы фуллерена с 60 и 70 атомами как наиболее распространенные (С60 и С70 соответственно).

Фуллерены, изомерный ряд:

image

Благодаря своим уникальным свойствам: бактерицидным, антиоксидирующим, сорбирующим, фуллерены в будущем имеют серьезную перспективу применения в медицине:

• Добавка в органические масла, косметология, лечебная косметика: средства от псориаза, дерматитов и грибка, средства от выпадения волос, средства для избавления от шрамов, растяжек, пигментаций.
• Фармакологические препараты: противоожоговые и ранозаживляющие препараты (ускорение процесса заживлния в 2-2.5 раза, обезболивание), нетоксичные антибактериальные и дезинфицирующие средства, лекарства от гастрита, язвы, рака ЖКТ, туберкулеза и бактериальных язв, АКНЕ. Офтальмологические и гинекологические препараты (не разъедает слизистую). Иммуностимулирующие и противоаллергические препараты (одновременно). Потенциально лекарства от рака.
• БАДы: фуллерен – мощный антиоксидант (антиоксидирующая способность выше чем у аскорбиновой кислоты в 135 раз), нейтрализует свободные радикалы.

Раневое покрытие с применением гидратированных фуллеренов (фуллеренолов С(60/70)ОН(Х)):

image

Влияние фуллеренов на опухолевый рост:

image

Применение фуллеренового спрея на ожоге 3й степени
1й день применения:

image

14й день применения:

image

АКНЭ до и после 10ти дневного курса лечения:
image

Являясь устойчивой формой наночастиц углерода, фуллерены обеспечивают однородные свойства технических монокристаллов и пленок.

Электроника и оптика:

• Нелинейная оптика: пленки для оптических линз.
• Сверхпроводящие соединения: карбид кремния высокой плотности, полученный из фуллеренов.
• Солнечные элементы: пленки на карбиде кремния высокой плотности повышают эффективность солнечной энергетики до +30%.
Промышленные и конструкционные материалы:
• Добавка в промышленные масла, резины и пластики: эффективность машинного масла увеличивается в 2-3 раза, срок службы изделий из резины и плстика увеличивается в 4 раза, также повышается холодоустойчивость этой продукции.
• Защитные покрытия: улучшенный антипригарные покрытия и покрытия с низким трением.
• Дисперсно упрочненные композиционные материалы.
• Фуллереновые добавки для роста алмазных пленок.

Фуллереновая плёнка:

image

Модель фуллерита:

image

Единственный способ получать существенные объемы фуллерена – это т.н. метод Кречмера, где два углеродных стержня сгорают в плазменной дуге. Он позволяет получать 0.2-0.5% фуллерена от массы стержней. Это медленный процесс и для наработки значимого количества продукта необходимо несколько суток и огромное количество электроэнергии (современные установки потребляют около 50КВт). Но это еще не все, далее необходимо «отмыть» фуллерен от ненужной углеродной сажи. На это, в зависимости от применяемой технологии, уходит от 2х до 4х недель. При этом расходуется большое количество растворителя, т.к. к воде фуллерен не растворяется.

Принципиальная схема установки Кречмера:

image

Таким образом, из-за непомерной сложности и дороговизны производства, фуллерены всегда вызывали чисто научный интерес, но не более.

Российские ученые в Лаборатории Наноуглеродных Материалов при СПБГПУ добились значительных результатов как в области получения фуллерена, так и области его отмывки и получения его важных модификаций. Разработанные ими методы позволяют интенсифицировать процесс горения углеродных стержней, что позволило увеличить КПД перехода сажи в фуллерен до единиц процента(в 15-20 раз).

Так же в лаборатории производится анализ качества продукта. Для этого используется современнейшие методы контроля: хроматографический, ИК-спекрометрический, массспектрометрический.

Масс спектрограмма фуллерена:

image

В данный момент лаборатория активно сотрудничает с несколькими медицинскими и техническими НИИ. Результатом такого сотрудничества уже стали завершенные исследования и патенты (раз, два).
@ZickDRD
карма
5,0
рейтинг 0,0
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (42)

  • +2
    Так вот что за газ добывают в w-space EVE online :)
  • 0
    Устоявшийся термин для кристаллов, состоящих из фуллерена — фуллерит, а не фуллеренит.
    • 0
      Спасибо! Поправил.
  • +2
    Защитные покрытия: улучшенный антипригарные покрытия и покрытия с низким трением.

    Все упирается в чрезвычайную мягкость фуллеритовой пленки. Так что в чистом виде оно для трибологии совершенно не годится. А вот в форме композита — вполне.
    Мы, кстати, порошок фулерена закупали в NeoTechProduct, тоже где-то в Питере. Вы с ними не связаны?
    • +2
      Нет, они нас знаю, мы их знаем, существуем отдельно. Скажем так, мы пошли по разным путям совершенствования технологии.
      По поводу композита — при выборке фуллерена из фуллерен содержащей сажи остается большое количество сажи без фуллеренов. При добавлении в композитные материалы она немногим уступает фуллеренам, но при этом дешевле, и ее просто больше.
      Сейчас работаем с К1, К2 и К3 предприятиями, изучающими свойства таких композитов.
    • 0
      А вы все еще работаете с фуллеренами или сажей? Нам был бы интересен не столько даже конечный вид сотрудничества, сколько просто понимание, кто и где еще может нуждаться в фуллеренах.
      • 0
        • 0
          Очень интересная работа. Но все же не понятно, ни кого вы представляете, ни работаете ли еще в этом направлении.
          • 0
            Там же в конце поста ссылка на оригинальную статью есть, а в статье все организации указаны в явном виде (первый автор — я).
            И да, в этом направлении мы еще работаем. Вот еще несколько статей на эту тему:
            www.researchgate.net/publication/265413829_Ultra-thin_nano-patterned_wear-protective_diamond-like_carbon_coatings_deposited_on_glass_using_a_C60_ion_beam?ev=prf_pub
            www.researchgate.net/publication/259614584_Tribological_properties_of_nanostructured_DLC_coatings_deposited_by_C60_ion_beam?ev=prf_pub
            • 0
              Да, я был невнимателен, извиняюсь.
              Как я понял, вы представляете университет в Корее? Интересно, как вас вообще туда занесло.Вы, как я понял, из Харькова?
              А чем вас не устроил фуллерен товарища Андриевского из Киева?
              И, если не секрет, как у корейцев с производством фуллерена? Нам просто интересно, насколько эта тема развита в других странах. А то все отнекиваются, мол нет у нас производств, а на сайтах их организаций есть, и даже с прайс листом.
              • 0
                Собственно, напыление производится в Харькове, поэтому вопросом поиска фуллерена в Корее мы не заморачивались. Знаю, что здесь CNT и графена — на любой вкус.
                Насчет Андриевского — так сложилось, что на Неотех вышли раньше, а дальше это уже стало традицией. Расход-то у нас небольшой, последний раз закупались 3 или 4 года назад.
                Как я попал в Корею? Да, в общем, случайно. К нам в Харьков приезжала делегация корейцев, которые заодно привезли письмо из далекого Университета Чеджу. Письмо о том, что они ищут постдока в области физики тонких пленок. Я в тот момент только защитился и искал работу за границей, вот и решил поехать ненадолго, посмотреть на экзотику, пока не подвернется что-то получше. «Ненадолго» затянулось уже на 8 лет.
  • 0
    Изомерный ряд напомнил третью часть фильма «Железный человек».
    Заголовок спойлера
    image
    • 0
      Если я правильно помню, то в «земных условиях» молекула из фильма не образовывалась. Чем-то это похоже на фуллерен — получить его можно только в дуге плазмы при высочайших температурах и давлениях… Кажется в фильме был лазер или что-то вроде того — все это, конечно художественные, но пляски вокруг одного костра.
      • 0
        В фильме это был новый элемент, а синтезировал он его на адронном коллайдере, одну из секций которого он подпер щитом из выбраниума.
    • 0
      Вторую часть фильма.
      • 0
        Да, точно. Спасибо.
  • 0
    А есть ли принципиальное отличие от одностенных нанотрубок при модификации материалов? Пластиков, резины?
    Вот здесь, например, 100гр. 75% чистоты за €670 продают: shop.ocsial.com/europe/product/tuball-100g/
    • 0
      Есть, и существенное, длина нанотрубок играет очень важную роль в механизме упрочнения.
  • 0
    На фото не ожог не 3 степени, а 1. Пруф
    • 0
      Может быть, я не медик, я инженер Т.Т. Но мы это писали по скану из больничной карточки, если я ее найду — выложу. Может быть фото не передает в полной мере величины повреждений.
  • 0
    Интересна текущая себестоимость подобных препаратов.
    • 0
      Препаратов еще нет, но судя по нашим затратам на производство фуллерена, курс их использования не будет дороже стандартного курса химиотерапии.
      • 0
        А с косметологией такая же картина? Потому что я бы для своей морды лица отжалел.
        • 0
          Какая «та же?». Есть дорогая японская косметика с фуллереном, есть подешевле наша, отечественная.
          • 0
            Оу, я думал, Вы эксперимент ставили, а что можете посоветовать, раз уж работали с чем-то?
            • 0
              Что мы можем посоветовать из косметики? Вобщем-то ничего. В России есть только один производитель, насколько нам известно. И мы не тестируем косметику =), мы все-ткаи серьезная организация.
              • 0
                Ну вот например Российская косметика с фуллеренами
                fvform.ru
    • 0
      Фуллерены сами по-себе не сверхдорогие. Однако до реальных мед.препаратов еще как до луны пешком, а как правило в итоговую стоимость препаратов входят и затраты на проведенные исследования (клиника и пр.). Сделать БАВ конечно быстрее и дешевле, но если цель — противораковые препараты, то все сложнее, дольше и дороже. Кроме того нужно добиться высокой чистоты, разработать нормальные средства доставки до опухоли (если для людей препараты) и т.д. и т.п.
      • 0
        Действительно, бОльшая сложность в очистке фуллерена от остальной сажи, и дальнейшая очистка его от растворителя. Еще больше проблем с разделением изомеров фуллеренов между собой.
        У нас есть козыри по всем трем направлениям:
        — Мы получаем фуллереновой сажи больше, за меньшее время, а значит меньшее количество КВт*ч.
        — У нас специфичный способ отмывки фуллерена от сажи, менее затратные и менее, в дальнейшем, токсичные.
        — Мы используем жидкостно-хроматографические колонки высокого давления, так что разделение изомеров фуллеренов для нас не представляет сложности.
        По поводу препаратов — фуллеренОЛ — полигидратированный фуллерен, и так имеет тропность(влечение, притяжение) к поврежденным тканям организма, в том числе и опухолям. Есть ветка исследований, чтобы как раз фуллерен рассматривать как транспортный агент для лекарств от рака.
        • 0
          Насчет ваших разработок сомнений в значимости нет. Получение высокочистых фуллеренов, важная задача. И вообще, фуллерены — интересная и достаточно давно разрабатываемая тема. Пора бы увидеть применение фуллеренов в реальности, а не прототипах. Надеюсь на ваш успех, очень интересно.
          Комментарий был именно о лекарственных препаратах и ценообразовании. Здесь уже далеко не все так радужно, как хотелось бы. Исследования исследованиями, а результат непрогнозируем в перспективе. Достаточно эффективных и нетоксичных химических средств доставки пока не разработано, поэтому говорить об этом рано. Хотя бы один прототип получить. Хроматографические методы, например, тоже очень дороги. Все это приведет к достаточно высокой цене препарата.
  • 0
    Как насчет канцерогенности фуллеренов и сопутствующих продуктов в виде неконтролируемых примесей? Когда я в 1997-2002 гг учился на Химфаке МГУ, нам говорили про опасность обращения с фуллеренами.
    • 0
      Согласно wiki и статьям в открытом доступе, наиболее широко используемые C60 и C70 нетоксичны. Любые новые производные фуллеренов для медицинских целей, что логично, необходимо дополнительно тестировать. В плане примесей, наверное подразумевается какая-то очистка.
      Добавлю, что на самом деле нетоксичность необходимое но недостаточное условие использования в медицине.
      • 0
        С февраля мы начинаем работу с центром Алмазова в СПБ. Целью исследования будет токсикологический отчет и сертификат.
    • +1
      Уточню, на всякий случай. Про нетоксичность, все верно без УФ. В присутствии УФ (на солнце) фуллерены выступают как фотосенсибилизаторы и генерируется весьма активный синглетный кислород из кислорода воздуха. Естественно такой вариант уже подразумевает токсический эффект, поэтому на кожу лица я бы не наносил без надлежащих тестов.
      • 0
        Собственно генерация сингленного кислорода — один из вариантов противоракового лекарства. Из-за нарушения кровотока, фуллерен (даже принимаемый орально внутрь) накапливается в раковых тканях и, при последующем облучении их определенной длиной волны, вырабатывают сингленный кислород. Он, в свою очередь разрушает днк клеток (фосфдиэфирные связи если я не ошибаюсь).
        Также надо помнить, что в косметике фуллерен в чистом виде не используется — на его оболочку (фуллереновый кор) насаживаются масляные комплексы. В таком виде, фуллерен уже не способен генерировать IO2 (сингленный к-д).
        • 0
          У вас в одной из картинок есть применения для лечение акнэ. Кроме того спрей для ран, тоже для наружного использования. Комментарий был об этом, так как подробностей о используемых препаратах не представлено в статье. Про онкологию речи не было. Насчет комплексов с фуллереном — их еще необходимо дополнительно исследовать на токсичность. Насколько я понимаю они не так хорошо исследованы в плане токсичности, как C60/C70. В плане опухолей — нарушение кровотока это не направленная доставка, а просто использование свойств неоплазмы, т.е. не особенность фуллеренов. Ткани вокруг опухоли также будут поражаться при фотоактивации. Интересно посмотреть сравнение химиотерапии современными препаратами с разработками на основе фуллеренов.
          • 0
            В наружных средствах не фуллерен, а фуллеренол (полигидратированный фуллерен), извините, если не вполне четко написано в статье. Это фуллерен, окруженный ОН группами, он также не способен к генерации активного кислорода.
    • +1
      В тот период в Америке вышло несколько статей о том, что фуллерен крайне токсичное вещество. Все мыши умирали от его применения…
      Вот только симптомы у мышей били уж больно подозрительно похожи на симптомы отравления растворителем, в котором фуллерен растворяли (т.к. в воде он не растворяется).
      Через несколько лет во Франции провели исследование на мышах, где им давали фуллерен в оливковом масле (в маслах фуллерен «растворяется»). И вот результат:
      image
      Статья:
      [1] Baati T., Bourasset F., Gharb N., et al., The prolongation of the lifespan of rats by repeated oral administration of [60]fullerene // Biomaterials.-2012.-V.33.-P. 4936–4946.
      • –1
        Странные ступеньки на графиках. Даже если предположить, что это чистые линии мышей с генетическими заболеваниями, то все-равно неправдоподобно. Да и подсчет мышей раз в месяц — инновационный метод проводить исследования.
        Кста, у вас есть оригинал статьи, а то возникает стойкое ощущение, что мышей в каждой группе было отсилы десяток
        • 0
          Оригинал статьи вы можете найти в указанном выше журнале.
  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
    • 0
      Да, так и есть.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.