Подходы к использованию самоорганизации для получения биооптимизованных наноматериалов И.В. Мелихов Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова Химический факультет

Подходы к новому материалу 1.Разработка технологической идей нового материала. Определение виртуальной функции при Предсказание интервала, в котором можно реализовать идею. 2.Определение реальной функции в лабораторных условиях. Наработка опытных образцов материала в интервале. 3.Экспериментальный отбор образцов, обеспечивающих выполнение функций материала при минимальной его массе. Определение функции 4.Поиск конструкции и режимов работы аппаратов для реализации интервала. Определение функции при, где c i – параметр аппарата. 5.Математическое обеспечение расчета функционала для широкого интервала.

Стадийность фазообразования Закономерность I: Выделение твердого вещества из среды с высоким пересыщением происходит стадийно Стадии Зарождения и роста первичных нанокристаллов, N 1 >>N 2, N 3 Образования агрегатов первого поколения, N 2 >>N 1, N 3 Самосборка агрегатов с образованием агрегатов второго поколения, N 3 >>N 1, N 2 N t IIIIII Изменение числа частиц в закрытой системе во времени

Морфологические формы наногидроксиапатита Суворова, Северин, 2002

Характеризация наноматериала x i – размер, форма, состав, скорость движения, структура – интенсивность растворения, сорбции, топохимической реакции, адгезии Стадийность = отбор конфигураций с малыми β q

Характеризация оптимальных форм наноматериалов ω i – частота актов изменения a i, – элементарный скачок свойств

100 нм Наночастицы ГАП в коллагене

Наночастицы в биологических системах ГАП (5.5%) +бактерии рода Streptococcus (25 о С)

Пролиферативная активность остеобластов (%) в зависимости от содержания наногидроксиапатита За 100 % взята пролиферативная активность остеобластов в отсутствии гидроксиапатита В.Н. Рудин, 2005

Взаимодействие наногидроксиапатита с клетками бактерий Изменение числа колониеобразующих единиц Escherichia coli, при культивировании на минимальной синтетической питательной среде М9 в присутствии суспензии гидроксиапатита с различным содержанием твердой фазы: 1 – 0.5%; 2 – 1.0%; 3 – 5.5%; контроль - без гидроксиапатита Мазина, Северин, 2005

Самоорганизация в движущихся суспензиях Частота отбора конфигураций

Принципиальная схема получения дисперсного продукта 1 – скоростной смеситель, 2 – реактор, 3 – смеситель, 4 – кристаллизатор I, 5 – кристаллизатор II, 6 – узел термического воздействия, 7 – узел ультразвуковой обработки (РАМП), 8 – фильтр, 9 – смеситель промытого осадка с водой, 10 – вакуумная распылительная сушка. (В.Н. Рудин, 2005) A B H2OH2O H2OH2O добавление присадок