В.М.Подгаецкий, Л.П. Ичкитидзе, С. В. Селищев

Московский государственный институт электронной техники (технический университет)

Развитие нанотехнологии в настоящее время сильно зависит от успехов в применении наноматериалов. В одном из ее разделов – лазерной наноинженерии был предложен экологически чистый лазерный метод получения объемных нанокомпозитов (ОНК) из водно-белковой дисперсии углеродных нанотрубок (УНТ) [1, 2]. В экспериментах использовалось несколько типов однослойных и многослойных УНТ. В составе дисперсии применялся бычий сывороточный альбумин (БСА). Транспортный белок альбумин универсален для человека и многих животных, в результате чего белковые ОНК, получаемые лазерным методом, были биосовместимы и биоактивны, что было доказано в экспериментах с лабораторными животными [3].

ОНК получались из 20-40 % водной дисперсии БСА с 0,1-0,5 % УНТ при испарении растворителя в результате поглощения излучения ИК диодных лазеров ( = 0,81 и 0,97 мкм, плотность мощности на выходе кварцевого оптоволокна = 10-20 Вт/см²). Время облучения составляло от 1 до 10 мин, в зависимости от требуемой консистенции нанокомпозитов – от резиноподобной до твердой. Характеристики ОНК изучались методами атомно-силовой и просвечивающей электронной микроскопии, при использовании которых была обнаружена квазипериодическая внутренняя каркасная структура ОНК. С применением метода лазерной визуализации пленочных ОНК была выявлена текстурованная структура образцов, что объясняет их высокую механическую прочность [4].

Твердость ОНК на сжатие составляла 200-300 МПа при прочности на разрыв 20-30 МПа и плотности ~1200 кг/м³. Таким образом, механические свойства ОНК приближались к характеристикам нативной костной ткани, а твердость на сжатие была промежуточной между алюминием и дюралюминием, находясь на уровне таких конструкционных материалов, как полиметилакрилат и оттоженное железо. Низкая плотность ОНК определялась их высокой пористостью.

Были исследованы особенности лазерной сварки биологических тканей с наноприпоями, изготовленными на основе БСА и УНТ. Использование наноприпоев позволило увеличить в несколько раз прочность лазерных швов тканей бычьей и бараньей трахеи и кожи свиньи [5].

Одним из возможных объяснений возникновения объемной каркасной внутренней структуры ОНК, полученных лазерным методом, является действие электрического поля излучения, которое многократно усиливается вблизи острия УНК. Введение таких ОНК в состав биологических тканей способно вызвать самоорганизацию (самосборку) тканей, что может быть использовано при компенсационном заполнении патологических полостей человеческого тела, возникающих вследствие онкологических операций, в случае сложных стоматологических травм, а также при имплантации таких распространенных и опасных дефектов развития человека, как незаращение неба (волчья пасть).

1. В.М.Подгаецкий, В.В.Савранский, М.М.Симунин и др. Квантовая электроника, 2007, т. 37, № 9, с. 801-803.

2. С. А.Агеева, И.И.Бобринецкий, В.К.Неволин и др. Патент РФ № 2347740 от 22.06.2007.

3. С.А.Агеева, А.Ю.Герасименко, В.И.Елисеенко и др. Сб. материалов III Евразийского Конгресса по инженерной физике и инженерии «Медицинская физика – 2010», 2010, с. 266-268.

4. И.В.Андреева, В.Н.Баграташвили, Л.П.Ичкитидзе и др. Медицинская техника, 2009, № 6, с. 1-9.

5. А.Ю. Герасименко, Л.П. Ичкитидзе, В.М. Подгаецкий и др. Известия вузов. Электроника, 2010, № 4(84), с. 33-40.