Наноалмаз детонационного синтеза: химическое модифицирование, свойства и возможные применения

• Автор: Карпухин, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 112 с. : ил.

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Общие сведения о наноалмазе

1.2. Детонационный синтез наноалмаза

1.3.Строение частицы наноалмаза детонационного синтеза

1.4. Химический состав алмазной поверхности

1.5. Химическое модифицирование поверхности алмаза

1.5.1. Гидрирование поверхности алмаза

1.5.2. Окисление поверхности алмаза

1.5.3. Галогенирование поверхности алмаза

1.5.3.1. Фторирование поверхности алмаза

1.5.3.2. Хлорирование поверхности алмаза
1.5.3.3. Бромирование поверхности алмаза
1.5.4. Реакции нуклеофильного замещения на галогенированной поверхности алмаза
1.5.4.1. Реакции с ГЧнуклеофилами
1.5.4.2. Реакции с Снуклеофилами
1.5.4.3. Реакции с Бнуклеофилами
1.5.5. Радикальные реакции на поверхности алмаза
1.5.6. Реакции и циклоприсоединения на реконструированной поверхности алмаза
1.6. Сорбционные свойства наноалмазов
1.6.1.1 аноапмазь в адсорбционной хроматографии
1.6.2. Наноалмазы в ВЭЖХ
1.7. Наноалмазы в биологии и медицине
1.7.1. Краткие сведения о биологической активности наноалмазов
1.7.2. Биотехнологии и медицинские приложения
1.7.3. 1 рививка биологически активных молекул к поверхности наноалмаза
1.7.4. Использование наноалмаза для визуализации внутриклеточных процес сов
Глава 2. Объекты и методы исследования
2.1. Объекты исследования
2.1.1. Наноалмаз детонационного синтеза
2.1.2. Биологический материал
2.2. Методики химического модифицирования поверхности наноалмаза
2.2.1. Гидрирование поверхности нанаоалмаза
2.2.2. Галогенирование поверхности наноалмаза
2.2.3. Г идролиз галоген и рованных образцов
2.2.4. Модифицирование алмазной поверхности методом ковалентной при вивки
2.2.4.1. Модифицирование гексадециллитием
2.2.4.2. Ковалентная прививка азотсодержащих соединений
2.2.5. Жидкофазное окисление поверхности наноапмаза
2.3. Методики подготовки биологических объектов
2.3.1. Подготовка образцов крови и изолированных нейтрофилов мыши
2.3.2. Подготовка изолированных клеток человека
2.3.3. Оценка выживаемости клеток без наноалмаза и в его присутствии
2.4. Методы исследования наноалмаза
2.4. ГИК спектроскопия
2.4.2. КР спектроскопия
2.4.3. ЯМР спектроскопия
2.4.4. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
2.4.5. Рентгенофазовый анализ
2.4.6. Измерение удельной поверхности
2.4.7. Электронная микроскопия
2.4.8. Рентгеноспектральный флуоресцентный анализ
2.4.9. Лазерное динамическое светорассеяние
2.4 Потенциометрическое титрование
2.4 Термодесорбция
2.5. Методы исследования живых клеток в присутствии наноалмазов
2.5.1. Изучение продукции активных форм кислорода клетками крови
2.5.1.1. Прибор для изучения кинетики хемилюминесценции и его про граммное обеспечение
2.5.1.2. Измерение хемилюминесценции в образцах цельной крови
2.5.1.3. Измерение хемилюминесценции в изолированных клетках
2.5.2. Оптическая микроскопия
Глава 3. Результаты и их обсуждение
3.1. Новые данные о составе и структуре химически модифицированных детона ционных наноалмазов
3.2. Модифицирование поверхности наноалмаза
3.2.1. Галогенирование поверхности наноаламаза
3.2.2. Гидролитическая стабильность галогенированных образцов
3.2.3. Создание связи на поверхности наноалмаза
3.2.4. Окислительная обработка поверхности наноалмаза
3.2.5. Модифицирование наноструктурных материалов на основе
3.3. Сорбционные свойства наноалмазных материалов
3.3.1.рименение наноалмазных материалов для сорбции Тс VII
3.3.2. Возможное применение в ВЭЖХ
3.4. Биологическая совместимость наноалмаза
Выводы
Список литературы


Тем не менее его нельзя отнести к хорошо изученным алмазным материалам, что объясняется вариабельностью химического состава, структуры и, следовательно, свойств, определяемых особенностями технологии синтеза и очистки у разных производителей. Детонационный 0 это особый тип алмазного материала, свойства которого сильно отличаются от свойств Ьи1калмаза, так как многие определяются химией его поверхности. Да и в случае Ьи1калмаза химия его поверхности влияет на свойства, такие как смачиваемость, устойчивость к окислению и др. Помимо размеров, на свойства вещества влияет степень ею чистоты и целостность структуры 3. В реальных условиях не представляется возможным изучать алмаз в чистом виде. Мы имеем либо то, что создала природа разные генетические типы природного алмаза, либо то, что получено в промышленных или лабораторных условиях. И это можно использовать и уже используется в тех или иных целях исследователями. Характерные размеры алмазных кристаллитов 0 составляют всего несколько нанометров. Удельная площадь поверхности наноалмаза составляет м г, что придает материалу, помимо свойственных обычному алмазу физических характеристик, новые необычные качества. Несмотря на представленное в литературе большое количество данных по исследованию этой особой формы углерода, структура и свойства наноалмаза все еще недостаточно хорошо изучены. Различные методы производства и очистки влияют на качество кристаллитов и их свойства, порошкообразная форма и агрегация частиц усложняет исследование наноалмазных образцов. По этим причинам освоение новых методов изучения 0 является важной задачей для оптимизации технологий их производства и последующего эффективного использования. Свойства наноразмерных объектов зачастую определяются свойствами их поверхности, а потому, варьируя состав и структуру привитого слоя, можно управлять физикохимическими свойствами материала. СС связи между прививаемой группой и поверхностью, что обеспечивает формирование прочно закрепленною слоя привитого поверхностного соединения 4. Поверхность промышленно выпускаемого наноалмаза полифункциональна 1, 5. Для ее унифицирования обычно используют восстановительную обработку водородом при повышенных температурах 6. Однако, как ранее нами было установлено 7, при этом на поверхности 0 формируется бифункциональный покров из Н и ОН групп, которые в реакциях ковалентной прививки являются недостаточно активными. Для активации такой поверхности, преимущественно по отношению к Снуклеофильным агентам, используют галогенирование 8. Описано несколько способов введения галогена на поверхность 0 частицы, однако, сравнительной характеристики различных способов галогенирования, а также стабильности получающихся при этом модифицированных поверхностей 0 в литературе нет. В последнее время все чаще внимание исследователей привлекает также биологическая активность наноалмаза. Такой материал можно было бы использовать в биомедицине, например, для направленного транспорта лекарств. Несмотря на быстрорастущий объем публикуемой информации по 0 в биомедицинском аспекте , сегодня практически нет работ, посвященных фундаментальному изучению таких вопросов как установление механизмов взаимодействия с живой субстанцией. Таким образом, целью настоящей работы было исследование структуры и свойств химически модифицированного детонационного наноалмаза и возможностей его применения в сорбции и медицине. ГЛАВА 1. Свойства наноразмерных объектов зачастую определяются свойствами их поверхности, а потому, варьируя состав и структуру привитого слоя, можно управлять физикохимическими свойствами наноматериала. В последнее десятилетие возрос интерес к изучению свойств нового углеродного материала наноалмаза детонационного синтеза 0 и модифицированию его поверхности. Это связано как с необходимостью повышения эффективности использования 0 в традиционных для него областях, так и с поиском новых областей применения. В перспективе 0 может найти важное применение в медицине и биологии. В настоящее время производство 0 в промышленных масштабах налажено в ряде научных и технических центров России, ближнего и дальнего зарубежья. С по г.