Главная страница /

 

Международный коллектив ученых из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Петербургского института ядерной физики имени Б.П. Константинова, Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН и Института физики твердого тела (Будапешт, Венгрия) разработал новый сверхлегкий материал на основе кластерных анионов бора и аэрогеля диоксида кремния. Такие аэрогели способны эффективно поглощать нейтронное излучение, нетоксичны и перспективны для защиты пациентов и медицинского персонала в ходе проведения борнейтронзахватной терапии онкологических заболеваний. Результаты работы опубликованы в журнале ACS Applied Nano Materials.

 

Развитие современных способов лечения сложных онкологических заболеваний, в первую очередь борнейтронозахватной терапии, требует не только создания новых эффективных терапевтических препаратов, но и средств защиты здоровых тканей пациентов. В основе борнейтронозахватной терапии лежит насыщение раковых клеток изотопами бора-10 и облучение опухоли пучком нейтронов. При столкновении нейтрона с ядром бора-10 происходит ядерная реакция, которая убивает опухолевую клетку. Однако ввиду объективных причин облучить только злокачественное новообразование невозможно, и здоровые ткани также неизбежно подвергаются действию нейтронного излучения, что приводит к их поражению.

 

Для защиты здоровых тканей необходимо создание эффективных средств защиты, которые должны удовлетворять ряду требований. Они должны эффективно замедлять эпитепловые нейтроны, используемые при облучении (с этим хорошо справляются атомы водорода), а также поглощать уже замедленные нейтроны (для этого можно тоже использовать атомы бора-10) и, что немаловажно, они должны быть очень легкими и нетоксичными, чтобы не доставлять дополнительных неудобств пациентам, и так находящихся в очень тяжелом состоянии.

 

Ученые из России и Венгрии синтезировали материал, способный поглощать нежелательное для здоровых органов нейтронное излучение, и проанализировали его свойства на двух источниках нейтронов. «В отличие от широко применяемых на практике средств нейтронной защиты на основе металлических пластин или полимерных композитов, новый материал -  борилированный аэрогель - обладает крайне низкой плотностью (всего 80 мг/см³, что в 12 раз меньше плотности воды), легко формуется и не проявляет токсических свойств. Новый материал отвечает и другим требованиям к специализированным средствам защиты – находящиеся в составе аэрогеля молекулы воды служат для замедления нейтронов, а атомы бора их полностью поглощают. При этом содержание бора в материале достаточно мало, всего около 1%, что заметно ниже, чем в известных аналогах (до 40–45%). Высокую эффективность материала удалось обеспечить благодаря очень равномерному распределению атомов бора по объему аэрогеля. Для этого мы синтезировали новое соединение, содержащее очень стабильный кластер из 10 атомов бора, и кремнийорганический якорь, которым мы химически пришили кластер к аэрогелю из оксида кремния. Интересно, что глубина проникновения нейтронов в аэрогель из немодифицированного диоксида кремния и в борилированный аэрогель, в котором всего 1% бора, различается примерно в 300 раз. Если для нашего материала она составляет 1–10 см, то для обычного аэрогеля - 3-40 м», – прокомментировал работу заведующий Лабораторией синтеза функциональных материалов и переработки минерального сырья ИОНХ РАН, кандидат химических наук Александр Баранчиков.

 

Полученные данные позволят в дальнейшем разработать эффективные отечественные нейтронозащитные материалы для медицины и промышленности.

 

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант 19-73-20125).

 

 

 

 

Графический абстракт статьи

 

 

 

Внешний вид аэрогелей

 

 

 

 

Схема синтеза

 

 

Источник: Kh.E. Yorov, A.P. Zhdanov, R.Kh. Kamilov, A.E. Baranchikov, G.P. Kopitsa, O.I. Pokrovskiy, A.L. Popov, O.S. Ivanova, L. Almásy, Yu.G. Kolyagin, K.Yu. Zhizhin, V.K. Ivanov. [B₁₀H₁₀]^2– Nanoclusters Covalently-Immobilized to Hybrid SiO₂ Aerogels for Slow Neutron Shielding Applications. ACS Applied Nano Materials. 2022. DOI: 10.1021/acsanm.2c02550 

 

Пресс-релиз опубликован на сайтах международного информационного агентства Russia Today https://russian.rt.com/science/article/1035510-uchyonye-razrabotka-aerogel-bor, сайтах ТАСС https://nauka.tass.ru/nauka/15448849, РНФ https://rscf.ru/en/news/chemistry/novyy-sverkhlegkiy-material-dlya-zashchity-ot-neytronnogo-izlucheniya/, РАН https://new.ras.ru/mir-nauky/articles/razrabotan-novyy-sverkhlegkiy-material-dlya-zashchity-ot-neytronnogo-izlucheniya, Поиск https://poisknews.ru/themes/himiya/novyj-sverhlyogkij-material-zashhitit-kosmonavtov-ot-nejtronnogo-izlucheniya/, Научная Россия https://scientificrussia.ru/articles/razrabotan-novyj-sverhlegkij-material-dla-zasity-ot-nejtronnogo-izlucenia, Индикатор https://indicator.ru/chemistry-and-materials/razrabotan-novyi-sverkhlegkii-material-dlya-zashity-ot-neitronnogo-izlucheniya-12-08-2022.htm, InScience https://inscience.news/ru/article/russian-science/10237, NanoNewsNet https://www.nanonewsnet.ru/news/2022/razrabotan-novyi-sverkhlegkii-material-dlya-zashchity-ot-neitronnogo-izlucheniya, Рамблер https://news.rambler.ru/science/49154027-uchenye-sozdali-aerogel-dlya-zaschity-ot-neytronnogo-izlucheniya/, в Научном микроблоге базы данных результативности деятельности научных организаций Минобрнауки России https://sciencemon.ru/office/org/blog/260837/.