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:

1. 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 электро-баромембранного процесса.
  
  2. 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.
  
  3. 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:

1. Исследование закономерностей трекообразования в поливинилиденфториде при облучении тяжелыми ионами и получение нанопористых ПВДФ-ТМ.  Разработка методик модификации нанопористых ПВДФ-ТМ функциональными мономерами методом пострадиационной прививочной полимеризации.

2. Получение трековых мембран, функционализированных слоем наночастиц со структурой ядро/оболочка состоящих из серебра и золота для дальнейшего использования в анализе вирусов с применением аптамеров.
3. Изучение процесса мембранной дистилляции на ТМ с наноразмерным гидрофобным покрытием, получаемым путем электронно-лучевого диспергирования полимеров.
4. Изучение селективных свойств металлорганической каркасной структуры на поверхности ТМ в растворах электролитов.
5. Разработка метода модификации трековых мембран биосовместимыми конъюгатами куркумина, кверцитина и оценка их биологической эффективности по отношению к РНК и ДНК-содержащим вирусам.
6. Разработка методики баромембранного разделения на трековых мембранах культуральной среды мезенхимальных стволовых клеток человека.