КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 20-13-00247
НазваниеИнженерия поверхности волос: модификация волокнистых материалов биологического происхождения с помощью функциональных керамических наноконтейнеров
Руководитель Фахруллин Равиль Фаридович, Доктор биологических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" , Республика Татарстан (Татарстан)
Конкурс №45 - Конкурс 2020 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-601 - Химия новых неорганических функциональных и наноразмерных материалов
Ключевые слова керамические наночастицы, модификация поверхности, волокнистые материалы, волосы, ткани природного происхождения, антимикробные препараты, топические лекарственные препараты, функционализация
Код ГРНТИ31.15.37
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Конструирование материалов с применением методов «зеленой» химии и возобновляемых источников сырья является одной из важнейших проблем современной химической технологии. Настоящий проект направлен на разработку научных основ модификации поверхностей волос и других волокнистых материалов природного происхождения путем направленного формирования наноструктурированных слоев на основе функциональных неорганических керамических наноконтейнеров, несущих разнообразные органические компоненты. Применение таких материалов позволяет эффективно и экономически обоснованно изменять свойства природных микроструктурированных материалов. В сравнении с синтетическими материалами материалы природного происхождения обладают рядом преимуществ, таких как низкая токсичность (гипоаллергенность) и комфортность в использовании, однако применение природных материалов ограничивается их низкой износостойкостью и склонностью к деформации и биодеградации. В то же время область применения натуральных волокон может быть значительно расширена путем направленной модификации их свойств с помощью функционализированных наноматериалов. Абсолютное или близкое сходство микроструктуры волокнистых материалов природного происхождения и волос млекопитающих позволяет предложить универсальную технологию модификации поверхности волокон биологического происхождения для использования в текстильной и косметической промышленности. В рамках предлагаемого проекта предлагается разработка и апробация инновационной методологии модификации поверхности волокон природного происхождения керамическими наноматериалами, несущими функциональные компоненты. Несмотря на интерес исследователей к конструированию гибридных материалов и функционализации поверхностей биологических структур, в настоящее время практически отсутствуют работы по направленной модификации фибриллярных волокон природного происхождения (волосы млекопитающих, перья птиц, трихомы растений) при помощи наноразмерных частиц, в особенности с использованием композитных наночастиц, состоящих из нескольких структурных и функциональных компонентов. Для формирования нанооболочек на поверхности волос и иных волокон природного происхождения будут применены многослойные керамические наночастицы пластинчатой (каолин, монтмориллонит) или трубчатой (галлуазит, сепиолит) морфологии, которые будут использованы в качестве наноконтейнеров для функциональных макромолекул. Модификация волокнистых структур природного происхождения будет направлена на изменение их эстетических свойств (окраски и запаха); защиту от биодеградации путем нанесения антибактериальных, фунгицидных и инсектицидных препаратов; изменение огнестойкости тканей и нетканых материалов на основе шерсти, хлопка, льна и шелка. Будут разработаны методы модификации волос человека для эффективного изменения окраски, толщины, текстуры и аромата волос в косметологических целях, защиты структуры волос и кожных покровов под ними от ультрафиолетового излучения, а также нанесения топических противовоспалительных препаратов непосредственно на волосяной покров в пораженных участках кожи для длительного постепенного высвобождения лекарственных веществ. Кроме того, будут разработаны ветеринарные препараты на основе функциональных наноконтейнеров для нанесения на поверхность волос сельскохозяйственных и домашних животных. С помощью набора физико-химических и биохимических методов будут всесторонне охарактеризованы процессы самосборки неорганических наночастиц на поверхности биологических волокон и определены оптимальные параметры для направленной модификации свойств волокнистых материалов. Для изучения закономерностей процессов самосборки наночастиц на поверхности волокон в ряде экспериментов будут использованы наночастицы благородных металлов (Au, Ag), оксидные наночастицы (Fe3O4, TiO2, SiO2), квантовые точки, углеродные наноматериалы (оксид графена, многостенные углеродные нанотрубки). В процессе изучения механизма самосборки наноматериалов будут применены модифицированные наночастицы, содержащие на своей поверхности различные функциональные макромолекулы, обеспечивающие направленное изменение коллоидных свойств наночастиц.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Баташева С.Н., Крючкова М.А., Фахруллин Р.Ф., Кавалларо Д., Ладзара Д., Ахатова Ф.С., Нигаматзянова Л.Р., Евтюгин В.В., Фахруллин Р.Ф.
Facile Fabrication of Natural Polyelectrolyte-Nanoclay Composites: Halloysite Nanotubes, Nucleotides and DNA Study
Molecules, 25(15), 3557 (год публикации - 2020)
10.3390/molecules25153557
2.
Кавалларо Д., Милиото С., Коннова С.А., Фахруллина Г.И., Ахатова Ф.С., Ладзара Д., Фахруллин Р.Ф., Львов Ю.М.
Halloysite/Keratin Nanocomposite for Human Hair Photoprotection Coating
ACS Applied Materials and Interfaces, 12, 24348−24362 (год публикации - 2020)
10.1021/acsami.0c05252
3.
Арига К., Фахруллин Р.Ф.
Nanoarchitectonics on living cells
RSC Advances, V. 11, P. 18898-18914 (год публикации - 2021)
10.1039/D1RA03424C
4.
Фахруллин Р.Ф., Нигаматзянова Л.Р., Фахруллина Г.И.
Dark-field/hyperspectral microscopy for detecting nanoscale particles in environmental nanotoxicology research
Science of The Total Environment, V. 772, P. 145478 (год публикации - 2021)
10.1016/j.scitotenv.2021.145478
5.
Персано Ф., Баташева С.А., Фахруллина Г.И., Джильи Д., Лепоратти С., Фахруллин Р.Ф.
Recent advances in the design of inorganic and nano-clay particles for the treatment of brain disorders
Journal of Materials Chemistry B, V. 9, P. 2756-2784 (год публикации - 2021)
10.1039/D0TB02957B
6.
Гурьянов И.Д., Науменко Е.А., Фахруллин Р.Ф.
Hair surface engineering: Combining nanoarchitectonics with hair topical and beauty formulations
Applied Surface Science Advances, V 7, P. 100188 (год публикации - 2021)
10.1016/j.apsadv.2021.100188
7.
Рахман Н., Скотт Ф.Х., Львов Ю.М., Ставицкая А.В., Ахатова Ф.С., Коннова С.А., Фахруллина Г.И., Фахруллин Р.Ф.
Clay Nanotube Immobilization on Animal Hair for Sustained Anti-Lice Protection
Pharmaceutics, V.13(9), P. 1477 (год публикации - 2021)
10.3390/pharmaceutics13091477
8. Фахруллин Р.Ф. Керамические наноконтейнеры для косметической и терапевтической модификции поверхности волос человека и животных III Школа-конференция для молодых ученых «Супрамолекулярные стратегии в химии, биологии и медицине: фундаментальные проблемы и перспективы» (с международным участием) (Казань, 2021): тезисы докладов. – Казань: ИОФХ им. А.Е. Арбузова ФИЦ КазНЦ РАН, стр. 16 (год публикации - 2021)
9. Фахруллин Р.Ф. Self-assembly of halloysite nanoclay for hair surface engineering International Workshop on Clay Minerals in Healthcare Applications - Abstracts, http://www.clays.org/wp-content/uploads/2021/09/Fakhrullin.docx (год публикации - 2021)
10. Ишмухаметов И.Р. Количественный анализ деления клеток человека с применением алгоритмов машинного обучения "Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2021»" - Сборник тезисов, Секция «Биоинформатика», стр. 1-2 (год публикации - 2021)
11.
Коннова С.А., Фахруллин Р.Ф., Ахатова Ф.С., Лама Н., Львов Ю.М., Кавалларо Д., Ладзарра Д., Фахруллин Р.Ф.
Magnetic coiffure: Engineering of human hair surfaces with polyelectrolyte-stabilised magnetite nanoparticles
Chemical Engineering Journal Advances, 12, 100389 (год публикации - 2022)
10.1016/j.ceja.2022.100389
12.
Чередниченко Ю.В., Коннова С.А., Фахруллин Р.Ф.
Самосборка нанотрубок галлуазита как инструмент для формирования трехмерных структур
Коллоидный журнал, том 84, № 3, с. 363–372 (год публикации - 2022)
10.31857/S0023291222030028
13.
Яковлев И.А., Девятов А.Ю., Львов Ю.М., Фахруллина Г.И., Фахруллин Р.Ф., Мазуренко В.В.
Probing Diffusive Dynamics of Natural Tubule Nanoclays with Machine Learning
ACS Nano, 16, 4, 5867–5873 (год публикации - 2022)
10.1021/acsnano.1c11025
14.
Кавалларо Д., Карузо М.Р., Милиото С.,Фахруллин Р.Ф., Ладзарра Д.
Keratin/alginate hybrid hydrogels filled with halloysite clay nanotubes for protective treatment of human hair
International Journal of Biological Macromolecules, 222, 228–238 (год публикации - 2022)
10.1016/j.ijbiomac.2022.09.170
15. Коннова С.А., Ахатова Ф.С., Фахруллин Р.Ф., Фахруллин Р.Ф. Самосборка стабилизированных полиэлектролитами магнитных наночастиц на биологических поверхностях IV Школа-конференция для молодых ученых «Супрамолекулярные стратегии в химии, биологии и медицине: фундаментальные проблемы и перспективы» (с международным участием) (Казань, 2022): тезисы докладов., стр. 21 (год публикации - 2022)
Публикации
1.
Баташева С.Н., Крючкова М.А., Фахруллин Р.Ф., Кавалларо Д., Ладзара Д., Ахатова Ф.С., Нигаматзянова Л.Р., Евтюгин В.В., Фахруллин Р.Ф.
Facile Fabrication of Natural Polyelectrolyte-Nanoclay Composites: Halloysite Nanotubes, Nucleotides and DNA Study
Molecules, 25(15), 3557 (год публикации - 2020)
10.3390/molecules25153557
2.
Кавалларо Д., Милиото С., Коннова С.А., Фахруллина Г.И., Ахатова Ф.С., Ладзара Д., Фахруллин Р.Ф., Львов Ю.М.
Halloysite/Keratin Nanocomposite for Human Hair Photoprotection Coating
ACS Applied Materials and Interfaces, 12, 24348−24362 (год публикации - 2020)
10.1021/acsami.0c05252
3.
Арига К., Фахруллин Р.Ф.
Nanoarchitectonics on living cells
RSC Advances, V. 11, P. 18898-18914 (год публикации - 2021)
10.1039/D1RA03424C
4.
Фахруллин Р.Ф., Нигаматзянова Л.Р., Фахруллина Г.И.
Dark-field/hyperspectral microscopy for detecting nanoscale particles in environmental nanotoxicology research
Science of The Total Environment, V. 772, P. 145478 (год публикации - 2021)
10.1016/j.scitotenv.2021.145478
5.
Персано Ф., Баташева С.А., Фахруллина Г.И., Джильи Д., Лепоратти С., Фахруллин Р.Ф.
Recent advances in the design of inorganic and nano-clay particles for the treatment of brain disorders
Journal of Materials Chemistry B, V. 9, P. 2756-2784 (год публикации - 2021)
10.1039/D0TB02957B
6.
Гурьянов И.Д., Науменко Е.А., Фахруллин Р.Ф.
Hair surface engineering: Combining nanoarchitectonics with hair topical and beauty formulations
Applied Surface Science Advances, V 7, P. 100188 (год публикации - 2021)
10.1016/j.apsadv.2021.100188
7.
Рахман Н., Скотт Ф.Х., Львов Ю.М., Ставицкая А.В., Ахатова Ф.С., Коннова С.А., Фахруллина Г.И., Фахруллин Р.Ф.
Clay Nanotube Immobilization on Animal Hair for Sustained Anti-Lice Protection
Pharmaceutics, V.13(9), P. 1477 (год публикации - 2021)
10.3390/pharmaceutics13091477
8. Фахруллин Р.Ф. Керамические наноконтейнеры для косметической и терапевтической модификции поверхности волос человека и животных III Школа-конференция для молодых ученых «Супрамолекулярные стратегии в химии, биологии и медицине: фундаментальные проблемы и перспективы» (с международным участием) (Казань, 2021): тезисы докладов. – Казань: ИОФХ им. А.Е. Арбузова ФИЦ КазНЦ РАН, стр. 16 (год публикации - 2021)
9. Фахруллин Р.Ф. Self-assembly of halloysite nanoclay for hair surface engineering International Workshop on Clay Minerals in Healthcare Applications - Abstracts, http://www.clays.org/wp-content/uploads/2021/09/Fakhrullin.docx (год публикации - 2021)
10. Ишмухаметов И.Р. Количественный анализ деления клеток человека с применением алгоритмов машинного обучения "Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2021»" - Сборник тезисов, Секция «Биоинформатика», стр. 1-2 (год публикации - 2021)
11.
Коннова С.А., Фахруллин Р.Ф., Ахатова Ф.С., Лама Н., Львов Ю.М., Кавалларо Д., Ладзарра Д., Фахруллин Р.Ф.
Magnetic coiffure: Engineering of human hair surfaces with polyelectrolyte-stabilised magnetite nanoparticles
Chemical Engineering Journal Advances, 12, 100389 (год публикации - 2022)
10.1016/j.ceja.2022.100389
12.
Чередниченко Ю.В., Коннова С.А., Фахруллин Р.Ф.
Самосборка нанотрубок галлуазита как инструмент для формирования трехмерных структур
Коллоидный журнал, том 84, № 3, с. 363–372 (год публикации - 2022)
10.31857/S0023291222030028
13.
Яковлев И.А., Девятов А.Ю., Львов Ю.М., Фахруллина Г.И., Фахруллин Р.Ф., Мазуренко В.В.
Probing Diffusive Dynamics of Natural Tubule Nanoclays with Machine Learning
ACS Nano, 16, 4, 5867–5873 (год публикации - 2022)
10.1021/acsnano.1c11025
14.
Кавалларо Д., Карузо М.Р., Милиото С.,Фахруллин Р.Ф., Ладзарра Д.
Keratin/alginate hybrid hydrogels filled with halloysite clay nanotubes for protective treatment of human hair
International Journal of Biological Macromolecules, 222, 228–238 (год публикации - 2022)
10.1016/j.ijbiomac.2022.09.170
15. Коннова С.А., Ахатова Ф.С., Фахруллин Р.Ф., Фахруллин Р.Ф. Самосборка стабилизированных полиэлектролитами магнитных наночастиц на биологических поверхностях IV Школа-конференция для молодых ученых «Супрамолекулярные стратегии в химии, биологии и медицине: фундаментальные проблемы и перспективы» (с международным участием) (Казань, 2022): тезисы докладов., стр. 21 (год публикации - 2022)
Публикации
1.
Баташева С.Н., Крючкова М.А., Фахруллин Р.Ф., Кавалларо Д., Ладзара Д., Ахатова Ф.С., Нигаматзянова Л.Р., Евтюгин В.В., Фахруллин Р.Ф.
Facile Fabrication of Natural Polyelectrolyte-Nanoclay Composites: Halloysite Nanotubes, Nucleotides and DNA Study
Molecules, 25(15), 3557 (год публикации - 2020)
10.3390/molecules25153557
2.
Кавалларо Д., Милиото С., Коннова С.А., Фахруллина Г.И., Ахатова Ф.С., Ладзара Д., Фахруллин Р.Ф., Львов Ю.М.
Halloysite/Keratin Nanocomposite for Human Hair Photoprotection Coating
ACS Applied Materials and Interfaces, 12, 24348−24362 (год публикации - 2020)
10.1021/acsami.0c05252
3.
Арига К., Фахруллин Р.Ф.
Nanoarchitectonics on living cells
RSC Advances, V. 11, P. 18898-18914 (год публикации - 2021)
10.1039/D1RA03424C
4.
Фахруллин Р.Ф., Нигаматзянова Л.Р., Фахруллина Г.И.
Dark-field/hyperspectral microscopy for detecting nanoscale particles in environmental nanotoxicology research
Science of The Total Environment, V. 772, P. 145478 (год публикации - 2021)
10.1016/j.scitotenv.2021.145478
5.
Персано Ф., Баташева С.А., Фахруллина Г.И., Джильи Д., Лепоратти С., Фахруллин Р.Ф.
Recent advances in the design of inorganic and nano-clay particles for the treatment of brain disorders
Journal of Materials Chemistry B, V. 9, P. 2756-2784 (год публикации - 2021)
10.1039/D0TB02957B
6.
Гурьянов И.Д., Науменко Е.А., Фахруллин Р.Ф.
Hair surface engineering: Combining nanoarchitectonics with hair topical and beauty formulations
Applied Surface Science Advances, V 7, P. 100188 (год публикации - 2021)
10.1016/j.apsadv.2021.100188
7.
Рахман Н., Скотт Ф.Х., Львов Ю.М., Ставицкая А.В., Ахатова Ф.С., Коннова С.А., Фахруллина Г.И., Фахруллин Р.Ф.
Clay Nanotube Immobilization on Animal Hair for Sustained Anti-Lice Protection
Pharmaceutics, V.13(9), P. 1477 (год публикации - 2021)
10.3390/pharmaceutics13091477
8. Фахруллин Р.Ф. Керамические наноконтейнеры для косметической и терапевтической модификции поверхности волос человека и животных III Школа-конференция для молодых ученых «Супрамолекулярные стратегии в химии, биологии и медицине: фундаментальные проблемы и перспективы» (с международным участием) (Казань, 2021): тезисы докладов. – Казань: ИОФХ им. А.Е. Арбузова ФИЦ КазНЦ РАН, стр. 16 (год публикации - 2021)
9. Фахруллин Р.Ф. Self-assembly of halloysite nanoclay for hair surface engineering International Workshop on Clay Minerals in Healthcare Applications - Abstracts, http://www.clays.org/wp-content/uploads/2021/09/Fakhrullin.docx (год публикации - 2021)
10. Ишмухаметов И.Р. Количественный анализ деления клеток человека с применением алгоритмов машинного обучения "Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2021»" - Сборник тезисов, Секция «Биоинформатика», стр. 1-2 (год публикации - 2021)
11.
Коннова С.А., Фахруллин Р.Ф., Ахатова Ф.С., Лама Н., Львов Ю.М., Кавалларо Д., Ладзарра Д., Фахруллин Р.Ф.
Magnetic coiffure: Engineering of human hair surfaces with polyelectrolyte-stabilised magnetite nanoparticles
Chemical Engineering Journal Advances, 12, 100389 (год публикации - 2022)
10.1016/j.ceja.2022.100389
12.
Чередниченко Ю.В., Коннова С.А., Фахруллин Р.Ф.
Самосборка нанотрубок галлуазита как инструмент для формирования трехмерных структур
Коллоидный журнал, том 84, № 3, с. 363–372 (год публикации - 2022)
10.31857/S0023291222030028
13.
Яковлев И.А., Девятов А.Ю., Львов Ю.М., Фахруллина Г.И., Фахруллин Р.Ф., Мазуренко В.В.
Probing Diffusive Dynamics of Natural Tubule Nanoclays with Machine Learning
ACS Nano, 16, 4, 5867–5873 (год публикации - 2022)
10.1021/acsnano.1c11025
14.
Кавалларо Д., Карузо М.Р., Милиото С.,Фахруллин Р.Ф., Ладзарра Д.
Keratin/alginate hybrid hydrogels filled with halloysite clay nanotubes for protective treatment of human hair
International Journal of Biological Macromolecules, 222, 228–238 (год публикации - 2022)
10.1016/j.ijbiomac.2022.09.170
15. Коннова С.А., Ахатова Ф.С., Фахруллин Р.Ф., Фахруллин Р.Ф. Самосборка стабилизированных полиэлектролитами магнитных наночастиц на биологических поверхностях IV Школа-конференция для молодых ученых «Супрамолекулярные стратегии в химии, биологии и медицине: фундаментальные проблемы и перспективы» (с международным участием) (Казань, 2022): тезисы докладов., стр. 21 (год публикации - 2022)