News

11 August, 2022 16:04

Разработан новый сверхлегкий материал для защиты от нейтронного излучения

Международный коллектив ученых из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Петербургского института ядерной физики имени Б.П. Константинова, Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН и Института физики твердого тела (Будапешт, Венгрия) разработал новый сверхлегкий материал на основе кластерных анионов бора и аэрогеля диоксида кремния. Такие аэрогели способны эффективно поглощать нейтронное излучение, нетоксичны и перспективны для защиты пациентов и медицинского персонала в ходе проведения борнейтронзахватной терапии онкологических заболеваний. Результаты работы опубликованы в журнале ACS Applied Nano Materials.
Источник: пресс-служба ИОНХ РАН

Развитие современных способов лечения сложных онкологических заболеваний, в первую очередь борнейтронозахватной терапии, требует не только создания новых эффективных терапевтических препаратов, но и средств защиты здоровых тканей пациентов. В основе борнейтронозахватной терапии лежит насыщение раковых клеток изотопами бора-10 и облучение опухоли пучком нейтронов. При столкновении нейтрона с ядром бора-10 происходит ядерная реакция, которая убивает опухолевую клетку. Однако ввиду объективных причин облучить только злокачественное новообразование невозможно, и здоровые ткани также неизбежно подвергаются действию нейтронного излучения, что приводит к их поражению.

Для защиты здоровых тканей необходимо создание эффективных средств защиты, которые должны удовлетворять ряду требований. Они должны эффективно замедлять эпитепловые нейтроны, используемые при облучении (с этим хорошо справляются атомы водорода), а также поглощать уже замедленные нейтроны (для этого можно тоже использовать атомы бора-10) и, что немаловажно, они должны быть очень легкими и нетоксичными, чтобы не доставлять дополнительных неудобств пациентам, и так находящихся в очень тяжелом состоянии.

Ученые из России и Венгрии синтезировали материал, способный поглощать нежелательное для здоровых органов нейтронное излучение, и проанализировали его свойства на двух источниках нейтронов.

«В отличие от широко применяемых на практике средств нейтронной защиты на основе металлических пластин или полимерных композитов, новый материал – борилированный аэрогель – обладает крайне низкой плотностью (всего 80 мг/см3, что в 12 раз меньше плотности воды), легко формуется и не проявляет токсических свойств. Новый материал отвечает и другим требованиям к специализированным средствам защиты – находящиеся в составе аэрогеля молекулы воды служат для замедления нейтронов, а атомы бора их полностью поглощают. При этом содержание бора в материале достаточно мало, всего около 1%, что заметно ниже, чем в известных аналогах (до 40–45%). Высокую эффективность материала удалось обеспечить благодаря очень равномерному распределению атомов бора по объему аэрогеля. Для этого мы синтезировали новое соединение, содержащее очень стабильный кластер из 10 атомов бора, и кремний-органический якорь, которым мы химически пришили кластер к аэрогелю из оксида кремния. Интересно, что глубина проникновения нейтронов в аэрогель из немодифицированного диоксида кремния и в борилированный аэрогель, в котором всего 1% бора, различается примерно в 300 раз. Если для нашего материала она составляет 1–10 см, то для обычного аэрогеля – 3–40 м», – прокомментировал работу заведующий Лабораторией синтеза функциональных материалов и переработки минерального сырья ИОНХ РАН, кандидат химических наук Александр Баранчиков.

Полученные данные позволят в дальнейшем разработать эффективные отечественные нейтронозащитные материалы для медицины и промышленности.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант 19-73-20125).
3 October, 2022
Российские дети более четко разграничивают «своих» и «чужих», чем жители Танзании
Российские ученые определили, что дети из сельских африканских обществ более склонны делиться имеющи...
30 September, 2022
Патогены байкальских уток угрожают здоровью домашней птицы
Российские ученые выяснили, что среди вирусов птиц, обитающих в окрестностях озера Байкал, нет возбу...