Краткая аннотация и научное обоснование:
Цель проекта состоит в разработке нанокомпозитных и функциональных трековых мембран (ТМ) для нанотехнологических, биомедицинских, сенсорных приложений, а также для новых мембранных сепарационных процессов. ТМ представляют собой пример промышленного приложения ионно-трековой технологии. Трековые мембраны имеют ряд существенных преимуществ перед обычными мембранами в силу их прецизионно заданной структуры. Размер пор в них, форма пор и плотность могут варьироваться контролируемым способом так, чтобы получить мембрану с заданными транспортными и задерживающими характеристиками. Современные тенденции в биологии, медицине, исследовании окружающей среды, получении «зеленой» энергии и других областях формулируют требования к мембранам с новыми специфическими функциями. Эти функции могут быть обеспечены заданием (регулировкой) геометрических, морфологических и химических свойств ТМ. Настоящий проект будет фокусирован на разработку различных функциональных трековых мембран, с использованием следующих подходов:
- задание нужной архитектуры пор;

- композитные структуры;

- гибридные структуры;

- направленная химическая и физическая модификация;

- выбор основного материала мембраны.

Особое внимание будет уделено биомедицинским применениям трековых мембран.

Основным результатом проекта будет создание научно-технических основ для разработки новых мембран, обладающих специфическими функциями. Будет исследована применимость разработанных мембран в практически важных мембранных сепарационных процессах, биомедицинских процедурах и аналитических задачах.

Ожидаемые результаты по завершении проекта:
Функционализированные ТМ, полученные из облученных ионами полимерных пленок с использованием мягкого фотолиза и жидкостной экстракции продуктов деструкции из треков для электродиализа и электробаромембранного процесса:
- определение ионоселективных свойств мембран;

- исследование возможности разделения моно- и многовалентных ионов на нанопористых ТМ с использованием электродиализа и электро-баромембранного процесса.

Экспериментальная верификация возможности изготовления нанокомпозитных, функционализированных и гибридных ТМ:
- ТМ с асимметричными и модифицированными нанопорами для разделения рацемических смесей;

- микрофильтрационные ТМ с иммобилизованными белками для обнаружения «свободных» РНК и ДНК и их применения в биосенсорах;

- функционализированные нанопористые мембраны из поливинилиденфторида (ПВДФ) для селективного преконцентрирования токсичных металлов и их количественного определения;

-ТМ, функционализированные наночастицами серебра и биоактивными веществами, для создания бактерицидных и вирулицидных фильтрационных материалов;

- модифицированные ТМ с улучшенной клеточной адгезией для систем культивирования клеток;

- аффинные ультра- и микрофильтрационные ТМ для разделения экзосом;

- нанокомпозитные ТМ с иммобилизованными наноконьюгатами серебра и золота и аптамеров для диагностики вирусных заболеваний с помощью SERS и флуоресцентной спектроскопии;

-гибридные ТМ с поверхностными полимерными нановолоконными структурами и модифицированными селективными комплексными соединениями, лигандами и металлоорганическими каркасами для селективного удаления токсичных металлов из воды.

Данные об ионоселективных, электрокинетических и осмотических свойствах модифицированных нанопор, включая асимметричные, в зависимости от их геометрии и функциональных групп на поверхности.

Ожидаемые результаты по проекту в текущем году:
Исследование процесса электродиализа бинарных смесей электролитов, включающих ион лития, на ионообменных мембранах, получаемых мягким фотолизом и жидкостной экстракцией продуктов радиолиза из облученных ионами пленок полиимида. Измерение селективности и производительности в сравнении с подобными мембранами из ПЭТФ.

Изучение процесса мембранной дистилляции на гибридной мембране, получаемой путем нанесения нановолокон фторполимеров на трековую мембрану из ПЭТФ – получение данных о производительности и селективности процесса.

Исследование процесса радиационной прививочной полимеризации мономеров 4-винилпиридина и N-винилимидазола в нанопорах ТМ из ПВДФ для предконцентрирования растворенной ртути в водных средах. Определение оптимальных условий проведения реакции, изучение физико-химических характеристик полученных мембран.

Создание установки баромембранного разделения культуральной среды мезенхимальных стволовых клеток человека, и разработка методов количественного определения экзосом в пермеате.

Получение плазмонных наночастиц золота и серебра стабилизированных циклодекстрином для технологии синхронной химиолучевой терапии рака.

Изучение адсорбции и десорбции модельных красителей на композитных трековых мембранах, модифицированных суперструктурами на основе металлорганической каркасной структуры никеля и триптофана для адресной доставки лекарств.