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 21-73-10142
НазваниеГибридные материалы на основе пленок фталоцианинов и наночастиц благородных металлов как активные слои химических сенсоров для диагностики заболеваний органов дыхания
Руководитель Доровских Светлана Игоревна, Кандидат химических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химии им. А.В.Николаева Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл
Конкурс №61 - Конкурс 2021 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-603 - Фундаментальные основы создания новых металлических, керамических и композиционных материалов
Ключевые слова сенсоры, гибридные материалы, пленки фталоцианинов металлов, благородные металлы, наночастицы, методы осаждения из газовой фазы, оксид азота, NO метаболиты, биомаркеры, электрохимия, адсорбционно-резистивные свойства
Код ГРНТИ31.15.15, 31.15.35
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Быстрая диагностика заболеваний органов дыхания (астма, кашель, обструктивная болезнь легких, онкология) является одной из важнейших задач здравоохранения, а её реализация позволит своевременно выявить проблему и избежать перехода болезней в хроническую стадию и последующего дорогостоящего лечения. Одним из востребованных направлений неинвазивной диагностики является анализ выдыхаемого воздуха и его конденсата и определение в нем следов специфических биомаркеров (NO и его метаболитов) на уровне биллионных долей (ppb), накапливающихся в организме при протекании воспалительных процессов. Перспективной альтернативой используемым в клинической практике аналитическим методам являются высокочувствительные адсорбционно-резистивные и электрохимические датчики, позволяющие различать биомаркеры без разделения исследуемой смеси на отдельные компоненты.
Ключевой идеей данного проекта является создание пленочных гетероструктур на основе фталоцианинов металлов и наночастиц благородных металлов методами газофазного осаждения как активных слоев сенсоров для определения низких концентраций биомаркеров заболеваний дыхательной системы человека в выдыхаемом воздухе, его конденсате и слюне. Сенсорные датчики для диагностики диабета успешно используются в медицине, тогда как датчики для диагностики заболеваний органов дыхания являются труднодоступными ввиду высокой стоимости (NOBreath 5500 долларов) и отсутствия отечественных аналогов.
Для удовлетворения потребностей стремительно развивающейся медицинской диагностики необходимо разработать новые функциональные материалы, которые могут использоваться для производства передовых российских сенсоров. Интерес к гибридным материалам для сенсорных приложений связан с синергетическим эффектом, возникающим при комбинации свойств двух и более химических компонентов, входящих в состав конечного материала. В данном проекте в качестве гибридных материалов предложены гетероструктуры «наночастицы благородных металлов/пленки фталоцианинов металлов». Пленочные полупроводники на основе производных фталоцианинов металлов (MPc) хорошо зарекомендовали себя как чувствительные материалы к различным газам-аналитам, а также как электрокатализаторы и редокс-медиаторы в биоэлектрохимических системах. Наночастицы благородных металлов широко используются в электрохимических (амперометрических) сенсорах.
Предполагается, что создание новых гибридных структур c использованием газофазных методов осаждения открывает дополнительные возможности для повышения чувствительности (10-100 ppb) и селективности слоев сенсоров к определяемым биомаркерам вследствие эффекта синергизма (взаимное влияние компонентов MPc пленки и наночастиц), улучшения адсорбции газов и их диффузии (введение наночастиц), изменения электрофизических и структурных свойств гибридного материала по сравнению с пленками MPc.
При выполнении проекта впервые методами газофазного осаждения будет реализован контролируемый процесс создания новых гибридных материалов «наночастицы/пленки фталоцианинов металлов» с заданными размерами и концентрацией наночастиц, будут установлены взаимосвязи между составом, структурой гибридных материалов и их сенсорными свойствами. Новые прототипы сенсорных устройств будут тестироваться в сравнении с соответствующими пленками фталоцианинов (без наночастиц) в двух направлениях: как адсорбционно-резистивные сенсоры для определения газа-биомаркера NO в смесях, близких по составу к выдыхаемому воздуху, и как электрохимические сенсоры для определения метаболитов NO (нитраты, нитриты, 3-нитротирозин) в конденсате выдыхаемого воздуха и слюне.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Клямер Д.Д., Шутилов Р.А, Басова Т.В.
Recent Advances in Phthalocyanine and Porphyrin-Based Materials as Active Layers for Nitric Oxide Chemical Sensors
Sensors, T.22., №.3., С. 895 (год публикации - 2022)
10.3390/s22030895
2.
Доровских С.И., Тряхов Д.Е., Клямер Д.Д., Сухих А.С., Мирзаева И.В., Морозова Н.Б., Басова Т.В.
The Theoretical and Experimental Investigation of the Fluorinated Palladium β-Diketonate Derivatives: Structure and Physicochemical Properties
Molecules, T. 27., №.7., С.2207 (год публикации - 2022)
10.3390/molecules27072207
3.
Доровских С.И., Клямер Д.Д., Максимовский Е.А., Волчек В.В., Жарков С.М., Морозова Н.Б., Басова Т.В.
Heterostructures Based on Cobalt Phthalocyanine Films Decorated with Gold Nanoparticles for the Detection of Low Concentrations of Ammonia and Nitric Oxide
Biosensors, V 12, № 7, P 476 (год публикации - 2022)
10.3390/bios12070476
4.
Доровских С.И., Клямер Д.Д., Федоренко А.Д., Морозова Н.Б., Басова Т.В.
Electrochemical Sensor Based on Iron(II) Phthalocyanine and Gold Nanoparticles for Nitrite Detection in Meat Products
Sensors, V.22, № 15, Р. 5780 (год публикации - 2022)
10.3390/s22155780
5.
Клямер Д.Д., Басова Т.В.
Влияние структурных особенностей пленок фталоцианинов металлов на их электрофизические свойства
Журнал структурной химии, Т.63, №7, C. 93861 (год публикации - 2022)
10.26902/JSC_id93861
6.
Клямер Д.Д., Shao W., Краснов П.А., Сухих А.С., Доровских С.И., Поповецкий П.А., Li X., Басова Т.В.
Cobalt and Iron Phthalocyanine Derivatives: Effect of Substituents on the Structure of Thin Films and Their Sensor Response to Nitric Oxide
Biosensors, V.13., I.4, P. 484 (год публикации - 2023)
10.3390/bios13040484
7.
Доровских С.И.,Пелевина А.А., Клямер Д.Д., Волчек В.В., Сухих А.С., Коротаев Е.В, Морозова Н.Б.,Басова Т.В.
Sensors based on iron phthalocyanine films decorated with platinum nanoparticles and carbon rods for electrochemical detection of nitrites
Applied Surface Science, V. 640, P. 158300 (год публикации - 2023)
10.1016/j.apsusc.2023.158300
Публикации
1.
Клямер Д.Д., Шутилов Р.А, Басова Т.В.
Recent Advances in Phthalocyanine and Porphyrin-Based Materials as Active Layers for Nitric Oxide Chemical Sensors
Sensors, T.22., №.3., С. 895 (год публикации - 2022)
10.3390/s22030895
2.
Доровских С.И., Тряхов Д.Е., Клямер Д.Д., Сухих А.С., Мирзаева И.В., Морозова Н.Б., Басова Т.В.
The Theoretical and Experimental Investigation of the Fluorinated Palladium β-Diketonate Derivatives: Structure and Physicochemical Properties
Molecules, T. 27., №.7., С.2207 (год публикации - 2022)
10.3390/molecules27072207
3.
Доровских С.И., Клямер Д.Д., Максимовский Е.А., Волчек В.В., Жарков С.М., Морозова Н.Б., Басова Т.В.
Heterostructures Based on Cobalt Phthalocyanine Films Decorated with Gold Nanoparticles for the Detection of Low Concentrations of Ammonia and Nitric Oxide
Biosensors, V 12, № 7, P 476 (год публикации - 2022)
10.3390/bios12070476
4.
Доровских С.И., Клямер Д.Д., Федоренко А.Д., Морозова Н.Б., Басова Т.В.
Electrochemical Sensor Based on Iron(II) Phthalocyanine and Gold Nanoparticles for Nitrite Detection in Meat Products
Sensors, V.22, № 15, Р. 5780 (год публикации - 2022)
10.3390/s22155780
5.
Клямер Д.Д., Басова Т.В.
Влияние структурных особенностей пленок фталоцианинов металлов на их электрофизические свойства
Журнал структурной химии, Т.63, №7, C. 93861 (год публикации - 2022)
10.26902/JSC_id93861
6.
Клямер Д.Д., Shao W., Краснов П.А., Сухих А.С., Доровских С.И., Поповецкий П.А., Li X., Басова Т.В.
Cobalt and Iron Phthalocyanine Derivatives: Effect of Substituents on the Structure of Thin Films and Their Sensor Response to Nitric Oxide
Biosensors, V.13., I.4, P. 484 (год публикации - 2023)
10.3390/bios13040484
7.
Доровских С.И.,Пелевина А.А., Клямер Д.Д., Волчек В.В., Сухих А.С., Коротаев Е.В, Морозова Н.Б.,Басова Т.В.
Sensors based on iron phthalocyanine films decorated with platinum nanoparticles and carbon rods for electrochemical detection of nitrites
Applied Surface Science, V. 640, P. 158300 (год публикации - 2023)
10.1016/j.apsusc.2023.158300
Публикации
1.
Клямер Д.Д., Шутилов Р.А, Басова Т.В.
Recent Advances in Phthalocyanine and Porphyrin-Based Materials as Active Layers for Nitric Oxide Chemical Sensors
Sensors, T.22., №.3., С. 895 (год публикации - 2022)
10.3390/s22030895
2.
Доровских С.И., Тряхов Д.Е., Клямер Д.Д., Сухих А.С., Мирзаева И.В., Морозова Н.Б., Басова Т.В.
The Theoretical and Experimental Investigation of the Fluorinated Palladium β-Diketonate Derivatives: Structure and Physicochemical Properties
Molecules, T. 27., №.7., С.2207 (год публикации - 2022)
10.3390/molecules27072207
3.
Доровских С.И., Клямер Д.Д., Максимовский Е.А., Волчек В.В., Жарков С.М., Морозова Н.Б., Басова Т.В.
Heterostructures Based on Cobalt Phthalocyanine Films Decorated with Gold Nanoparticles for the Detection of Low Concentrations of Ammonia and Nitric Oxide
Biosensors, V 12, № 7, P 476 (год публикации - 2022)
10.3390/bios12070476
4.
Доровских С.И., Клямер Д.Д., Федоренко А.Д., Морозова Н.Б., Басова Т.В.
Electrochemical Sensor Based on Iron(II) Phthalocyanine and Gold Nanoparticles for Nitrite Detection in Meat Products
Sensors, V.22, № 15, Р. 5780 (год публикации - 2022)
10.3390/s22155780
5.
Клямер Д.Д., Басова Т.В.
Влияние структурных особенностей пленок фталоцианинов металлов на их электрофизические свойства
Журнал структурной химии, Т.63, №7, C. 93861 (год публикации - 2022)
10.26902/JSC_id93861
6.
Клямер Д.Д., Shao W., Краснов П.А., Сухих А.С., Доровских С.И., Поповецкий П.А., Li X., Басова Т.В.
Cobalt and Iron Phthalocyanine Derivatives: Effect of Substituents on the Structure of Thin Films and Their Sensor Response to Nitric Oxide
Biosensors, V.13., I.4, P. 484 (год публикации - 2023)
10.3390/bios13040484
7.
Доровских С.И.,Пелевина А.А., Клямер Д.Д., Волчек В.В., Сухих А.С., Коротаев Е.В, Морозова Н.Б.,Басова Т.В.
Sensors based on iron phthalocyanine films decorated with platinum nanoparticles and carbon rods for electrochemical detection of nitrites
Applied Surface Science, V. 640, P. 158300 (год публикации - 2023)
10.1016/j.apsusc.2023.158300