Preview

Тонкие химические технологии

Расширенный поиск

Перспектива применения биогенных квантовых точек наночастиц сульфидов серебра, кадмия и цинка для создания полимерных бионанокомпозитных материалов

https://doi.org/10.32362/2410-6593-2019-14-3-50-59

Полный текст:

Аннотация

Исследована возможность применения наночастиц сульфида серебра, кадмия и цинка (npAg2S, npCdS и npZnS), полученных с использованием бактериальных культур Shewanella oneidensis MR-1 и Bacillus subtilis 168, для создания нового класса полимерных бионанокомпозитных материалов. Биогенные наночастицы, полученные в водных растворах соответствующих солей в присутствии различных типов микроорганизмов, характеризуются наличием на их поверхности белковых молекул, состав которых определяется бактериальной культурой. Белки стабилизируют наночастицы и позволяют им ковалентно присоединяться к активным группам полимерных носителей. В качестве полимерных матриц использовали аминированные хлорм,етилирован-ные полистирольные микросферы, а также ионообменные смолы различных типов. Анализ взаилюдействия с ними люжет быть использован в качестве лъетода изучения свойств биогенных наночастиц сульфидов металлов для последующего успешного выбора полимерного носителя. Установлено, что иммобилизация биогенных наночастиц сульфидов металлов на поверхности аминированных хлорметилированных полистирольных микросфер зависит от уровня стабильности водных суспензий наночастиц и определяется отрицательным зарядом биогенных npAg2S, npCdS и npZnS, что предполагает ковалентное связывание и электростатическое взаимодействие компонентов в составе полимерного бионанокомпозита. Проведен сравнительный анализ параметров наночастиц в зависимости от штамма, используемого в биосинтезе. Анализ основных физико-химических характеристик npCdS и npZnS показал, что небольшие размеры наночастиц (npCdS - 5 нм, npZnS - до 2 нм) и наличие люминесцентных пиков на длинах волн менее 400 нм, что относит их к синей области спектра флуоресценции, позволяет классифицировать их как квантовые точки. Таким образом, была продемонстрирована возможность введения флуоресцентных квантовых точек наночастиц сульфидов металлов биогенного происхождения в различные полимерные матрицы, что способствует расширению горизонтов использования нового класса наночастиц для создания полимерных бионанокомпозитов.

Об авторах

О. А. Журавлева
Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Национального исследовательского центра Курчатовский институт
Россия

Журавлева Ольга Алексеевна = младший научный сотрудник лаборатории белковой инженерии.

117545, Москва, 1-й Дорожный проезд, д. 1

ResearcherlD: О-8437-2015



Т. А. Воейкова
Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Национального исследовательского центра Курчатовский институт
Россия

Воейкова Татьяна Александровна - кандидат биологических наук, главный научный сотрудник лаборатории белковой инженерии.

117545, Москва, 1-й Дорожный проезд, д. 1



С. А. Кедик
МИРЭА - Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова)
Россия

Кедик Станислав Анатольевич - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой биотехнологии и промышленной фармации.

119571, Москва, пр-т Вернадского, д. 86



И. А. Грицкова
МИРЭА - Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова)
Россия

Грицкова Инесса Александровна - доктор химических наук, профессор кафедры химии и технологии высокомолекулярных соединений им. С.С. Медведева.

119571, Москва, пр-т Вернадского, д. 86



С. А. Гусев
Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины ФМБА России
Россия

Гусев Сергей Андреевич - доктор медицинских наук, профессор, заведующий лабораторией морфологии.

119435, Москва, ул. Малая Пироговская, д. 1А



В. М. Ретивов
Институт химических реактивов и особо чистых химических веществ Национального исследовательского центра Курчатовский институт
Россия

Ретивов Василий Михайлович - кандидат химических наук, заведующий аналитическим испытательным центром.

107076, Москва, ул. Богородский вал, д. 3

ResearcherID: А-6077-2014



Е. И. Кожухова
Институт химических реактивов и особо чистых химических веществ Национального исследовательского центра Курчатовский институт
Россия

Кожухова Евгения Игоревна - младший научный сотрудник.

107076, Москва, ул. Богородский вал, д. 3



В. Г. Дебабов
Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Национального исследовательского центра Курчатовский институт
Россия

Дебабов Владимир Георгиевич - академик РАН, доктор биологических наук, научный руководитель.

117545, Москва, 1-й Дорожный проезд, д. 1



Список литературы

1. Волкова Е.В., Лукашевич А.Д., Левачева И.С., Ле-вачев С.М., Гусев С.А., Грицкова И.А. Выбор полимерных микросфер для проведения реакции латексной агглютинации в плашечном формате // Вестник МИТХТ. 2013. Т. 8. № 6. С. 68-72.

2. Бражник К.И., Барышникова М.А., Соколова З.А., Набиев И.Р, Суханова А.В. Новые направления в исследовании и ранней диагностике рака с применением детек-ционных систем на основе флуоресцентных нанокристаллов // Российский биотерапевтический журнал. 2013. Т. 12. № 3. С. 12-24.

3. Ali S.M., Ramay S.M., Aziz M.M., Ur-Rehman N., Al Garow M.S., Al Ghamad S.S., Machmood A., Al Khuraiji T.S., Atig S. Efficiency enhancement of perovskite solar cells by incorporation of CdS quantum dot through fast electron injection // Organic Electronics. 2018. V 62. P. 21-25. https://doi.org/10.1016/j.orgel.2018.07.012

4. Bouccara S., Sitbon G., Fragola A., Lorette V, Lequeny N., Pons T. Enhancing fluorescence in vivo imaging using inorganic nanoprobes // Current Opinion in Biotechnology. 2015. V 34. P. 65-72. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2014.11.018

5. Ye Z., Kong L., Chen F., Chen Z., Li Y, Lin C. A comparative study of photo catalytic activity of ZnS photo catalyst for degradation of various dyes // Optik. 2018. V. 164. P. 345-354. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2018.03.030

6. Hosseini M.R., Sarvi M.N. Recent achievements in the microbial synthesis of semiconductor metal sulfide nanoparticles // Materials Science in Semiconductor Processing. 2015. V. 40. P. 293-301. https://doi.org/10.1016/j.mssp.2015.06.003

7. Suresh A.K., Doktycz M.J., Wang W., Moon J.-W., Gu B., Meyer III H.M., Hensley D.K., Allison D.P., Phelps T.J, Pelletier D.A. Monodispersed biocompatible silver sulfide nanoparticles: facile extracellular biosynthesis using y-proteobacterium Shewanella oneidensis // Acta Biomateriala. 2011. V. 7. № 12. P. 4253-4258. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2011.07.007

8. Yue L, Qi S., Wang J., Cai J., Xin B. Controllable biosynthesis and characterization of a-ZnS and P-ZnS quantum dots: Comparing their optical properties // Materials Science in Semiconductor Processing. 2016. V 56. P. 115-118. https://doi.org/10.1016/j.mssp.2016.07.015

9. Qi P., Zhang D., Zeng Y, Wan Y. Biosynthesis of CdS nanoparticles: A fluorescent sensor for sulfate-reducing bacteria detection // Talanta. 2016. V 147. P. 142-146. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2015.09.046

10. Gao X., Levenson R. M., Chung L. W., Nie S. In vivo cancer targeting and imaging with semiconductor quantum dots // Nature Biotechnology. 2004. V. 22. № 8. P. 969-976. https://doi.org/10.1038/nbt994

11. Воейкова Т.А., Журавлева О.А., Булушова Н.В., Вейко В.П., Исмагулова Т.Т., Лупанова Т.Н., Шайтан К.В., Дебабов В.Г. «Белковая корона» наночастиц сульфида серебра, полученных в присутствии грамотрицательных и грамположительных бактерий // Молекулярная генетика, микробиология, вирусология. 2017. Т. 35. № 4. С. 151-156. https://doi.org/10.18821/0208-0613-2017-35-4-151-156

12. Журавлева О.А., Воейкова Т.А., Хаддаж М.Х., Булушова Н.В., Исмагулова Т.Т., Бахтина А.В., Гусев С.А., Грицкова И.А., Лупанова Т.Н., Шайтан К.В., Дебабов В.Г Бактериальный синтез наночастиц сульфидов кадмия и цинка. Характеристика и перспектива их применения // Молекулярная генетика, микробиология, вирусология. 2018. Т. 36. № 4. С. 191-198. https://doi.org/10.17116/molgen201836041191

13. Бахтина А.В., Сиваев А.А., Левачев С.М., Гусев С.А., Лобанова Н.А., Лазов М.А., Грицкова И.А. Синтез аминосодержащих полимерных микросфер затравочной сополимеризацией для применения в биотехнологии // Тонкие химические технологии. 2017. Т. 12. № 4. С. 75-84. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2017-12-4-75-84

14. Лурье А.А. Сорбенты и хроматографические носители. М.: Химия, 1972. 320 с.

15. Садовников С.И., Гусев А.И., Ремпель А.А. Полупроводниковые наноструктуры сульфидов свинца, кадмия и серебра. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2018. 428 с.

16. Здобнова Т.А., Лебеденко Е.Н., Деев С.М. Квантовые точки для молекулярной диагностики опухолей // Acta Naturae (русскоязычная версия). 2011. Т. 3. № 1. С. 30-50.


Дополнительные файлы

1. Рис. 3. СЭМ-изображения: А – npAg2S/ S. oneidensis MR-1; Б – npAg2S/B. subtilis 168; В – npCdS/ B. subtilis 168; Г – npZnS/B. subtilis 168.
Тема
Тип Research Instrument
Посмотреть (176KB)    
Метаданные

Для цитирования:


Журавлева О.А., Воейкова Т.А., Кедик С.А., Грицкова И.А., Гусев С.А., Ретивов В.М., Кожухова Е.И., Дебабов В.Г. Перспектива применения биогенных квантовых точек наночастиц сульфидов серебра, кадмия и цинка для создания полимерных бионанокомпозитных материалов. Тонкие химические технологии. 2019;14(3):50-59. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2019-14-3-50-59

For citation:


Zhuravliova O.A., Voeikova T.A., Kedik S.A., Gritskova I.A., Gusev S.A., Retivov V.M., Kozhukhova E.I., Debabov V.G. Prospects of Applying Biogenic Quantum Dots of Silver, Cadmium and Zinc Sulfides Nanoparticles to Create Polymeric Bionanocomposite Materials. Fine Chemical Technologies. 2019;14(3):50-59. (In Russ.) https://doi.org/10.32362/2410-6593-2019-14-3-50-59

Просмотров: 110


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2410-6593 (Print)
ISSN 2686-7575 (Online)