Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В варьируемых условиях синтеза первичных структурных блоков (ПСБ) и проведения гидротермальной обработки получены серии реперных недопированных образцов наночастиц гидроксиапатита, получена информация о том, как состав реакционной среды влияет на процесс ориентированного присоединения. На основании данных химического и расчетного эксперимента были построены схемы, позволяющие разработать модель роста наночастиц в зависимости от условий синтеза. Было изучено влияние состава реакционной среды, температуры синтеза первичных структурных блоков, температуры гидротермальной обработки на продукты ориентированного присоединения и показано, что в зависимости от условий взаимодействие ПСБ протекает либо сначала по оси а, а потом по оси с, либо наоборот; выраженность срастания определяется структурными параметрами ПСБ; введение в реакционную среду экранирующих ионов приводит как к уменьшению, так и к увеличению размеров частиц. Получен набор образцов первичных блоков — наночастиц допированного железом и хромом гидроксиапатита — в варьируемых условиях синтеза. Комплексом современных физико-химических методов установлены морфологические и структурные параметры полученных наночастиц, в том числе с помощью квантово-химических расчетов определено положение допанта в кристаллической структуре полученных образцов. На основании полученных данных установлено влияние условий проведения процесса синтеза (pH синтеза, температура синтеза, источник гидроксил-ионов, природа и концентрация допанта) на морфологические и структурные параметры наночастиц допированного гидроксиапатита, в частности, определены оптимальные условия получения «крупных» и «мелких» наночастиц. Установлено, что нагревание реакционной среды приводит к протеканию процессов ориентированного присоединения и формированию вытянутых игл. На основании изучения колориметрических свойств полученных образцов было ожидаемо обнаружено, что яркость уменьшается с ростом содержания допанта: чем крупнее частицы, тем они темнее. Для хрома соотношение между зеленым/красным и синим/желтым вкладами в цвет зависит от рН реакционной среды и размера частиц. В случае использования железа во всех случаях увеличение концентрации допанта приводит к росту красного и желтого вкладов. Согласно данным ТГА-ДСК, полученные пигменты устойчивы вплоть до 800 °С, что открывает широкие перспективы их применения при производстве косметических продуктов, для которого чаще всего не требуются температуры выше 200 °С. С использованием двух пигментов с различной интенсивностью окраски был получен блеск для губ. Показана возможность успешного приготовления таких продуктов, а также возможность получать широкую гамму красных оттенков. Полученные составы были протестированы в культуре E.Coli. Было показано, что выдерживание бальзама, в том числе полученного без предварительной стерилизации материалов, который выступает в качестве дополнительной питательной среды для развития бактерий, в культуре бактерий не приводит к их выраженному размножению. Результаты, полученные в ходе выполнения проекта, обнародованы в форме стендовых и устных докладов на трех международных и трех всероссийских конференциях. В рамках экспозиции СПбГУ «Неорганические материалы для устойчивого развития» разработанные материалы представлены исполнителями проекта на трех международных (выставка-форум «Россия», MMCO.EXPO-2024 и Санкт-Петербургский международный научно-образовательный салон) выставках, а также использованы при проведении профориентационной работы со школьниками (в том числе Фестиваль «Наука всем!»). Статья, посвященная изучению процесса ориентированного присоединения и использованию ионов-регуляторов, опубликована в журнале Surfaces and Interfaces (IF 5.7, Q1).

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Все задачи отчетного периода выполнены в полном объеме. Получены результаты, описывающие механизм роста наночастиц, и создана практическая основа для разработки новых многофункциональных пигментов для косметической индустрии. Дополнены и систематизированы результаты о влиянии состава реакционной среды и параметров поверхности первичных блоков (ПСБ) на процесс ориентированного присоединения (ОП). С помощью химических и расчетных экспериментов установлены ключевые факторы, определяющие морфологию конечных наночастиц гидроксиапатита. Разработана детальная модель, согласно которой рост кристаллов проходит через стадии первичной ориентированной сборки ПСБ, перекристаллизации промежуточных продуктов и их финальной коалесценции. Показано, что конечные размер и форма частиц являются результатом баланса между тенденцией граней к взаимодействию и их экранированием компонентами среды. С помощью хемометрического анализа установлены количественные закономерности влияния параметров наночастиц (природа и концентрация допанта, параметры кристаллической решетки a и c, размер) на их колориметрические свойства (координаты L, a, b). Обнаружено, что разработанные пигменты эффективно поглощают УФ-излучение в UVB-диапазоне (допированные хромом частицы) и в UVA-UVB-диапазоне (допированные железом частицы). Термический анализ показал стабильность пигментов до 500°C, а тесты in vitro подтвердили их биологическую инертность. Впервые исследована возможность использования синтезированных наночастиц, в том числе модифицированных органическими кислотами, в качестве стабилизаторов эмульсий Пикеринга. Установлено, что на стабильность эмульсий влияют не только условия их приготовления, но и «внутренние» параметры наночастиц: заряд поверхности, размер и тип их локализации на границе раздела фаз. На основе полученных пигментов разработаны и оптимизированы рецептуры косметических продуктов. Создана линейка тонального крема бежевых оттенков с зеленым маскирующим компонентом, показавшая эффективность в коррекции покраснений в ходе предварительного тестирования. Результаты работы представлены на 2 научных конференциях, опубликовано 2 статьи в журналах Q1 и Q2. Проведена активная научно-популяризационная работа: пресс-релиз с информацией о разработанных пигментах размещен на 7 площадках, даны интервью федеральному и городским телеканалам.