ІННОВАЦІЇ ТА НАНОТЕХНОЛОГІЇ: в аграрному і продовольчому секторі та медицині

Паспорт кластеру: Розробка і використання екологічно безпечних нанодезінфектантів нового покоління на основі додатків олігодинамічних металів (наносрібло, наномідь, нанозолото та інші) у колоїдних розчинах на базі природних біополімерів (хітозан, декстран тощо), високомолекулярних сполук (ПЕГ, ПВС), зокрема у ветеринарії, на заміну хімічних дезінфектантів, яким притаманна потужна біоцидна дія, локальна за місцем та часом (формальдегід, сполуки хлору, йоду, озон, луги тощо), але і висока токсичність.

Обробка харчових продуктів неконцентрованими екологічно безпечними «їстівними» нанодезінфектантами для підвищення терміну зберігання харчових продуктів та їх харчової придатності без необхідності видаляти продукти дезінфекції перед вживанням.

Введення в оборот інноваційних екологічних наноагродобавок для стимулювання росту рослин та овочів без забруднення сільськогосподарських ґрунтів.

Керуючі:

Д. ф.-м. н., проф., член-кор. НАНУ Леонід Федорович Суходуб, Сумський державний університет, медичний інститут.

Юридична адреса: Сумський державний університет, медичний інститут, вул. Римського-Корсакова, 2б, м. Суми, 40007, Україна.

Д. б. н., проф., член-кор. НАНУ Микола Якович Співак, ІМВ НАНУ.

Юридична адреса: ІМВ НАНУ, вул. Заболотного, 154, м. Київ, 03680, Україна.

С. н. с., к. т. н. Людмила Данилівна Кістерська, Інститут Надтвердих Матеріалів, НАНУ.

Юридична адреса: Інститут надтвердих матеріалів ім. В. Бакуля, вул. Автозаводська, 2, м. Київ, 04074, Україна.

E-mail: n.spivak@rambler.ru, kluda@ymail.com, l_sukhodub@yahoo.com, n.zholobak@gmail.com.

Співавтори: Д. б. н. Олександр Демченко, зав. відділом біонанотехнології, с. н. с., к. б. н. Сергій Шандренко, зав. відділом регуляції обміну речовин, Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна; д. т. н. Олег Третяк, директор Інституту високих технологій, Національний університет ім. Т. Г. Шевченка; д. м. н. Олена Сурмашева, зав. лабораторії санітарної мікробіології, Інститут гігієни та медичної екології ім. О. М. Марзєєва НАМН України; с. н. с., к. т. н. Юрій Дашковський, зав. проблемної науково-технічної лабораторії, Національний університет харчових технологій МОН України; пров. н. с. ІПФ НАНУ В. Д. Чіванов, Сумський національний аграрний університет (СНАУ); Державний інститут мінеральних добрив і пігментів (МінДІП); Інститут птахівництва УААН, Харків.

Чому Сумський державний університет та Інститут прикладної фізики НАНУ?

В Сумському університеті (СумДУ) на базі кафедри біохімії і фармакології торік створена нова кафедра –– біофізики, біохімії, фармакології та біомолекулярної інженерії (ББФБІ), яку очолив член-кореспондент НАН України, професор Суходуб Л.Ф., який до цього протягом 20 років очолював відділ біофізики і мас-спектрометрії Інституту прикладної фізики НАН України, а наразі займає посаду головного наукового співробітника цього відділу (за сумісництвом). Штат кафедри ББФБІ: 2 професори, 5 доцентів, 1 старший викладач, 1 асистент, 1 зав. лабораторії та допоміжний персонал.

Завідувач кафедри – член-кореспондент НАН України, доктор фізико-математичних наук, професор Суходуб Леонід Федорович. Він закінчив Харківський політехнічний інститут за спеціальністю «Фізика металів», здобув науковий ступінь кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю «Молекулярна фізика» та науковий ступінь доктора фізико-математичних наук за спеціальністю «Біофізика». Працював молодшим науковим співробітником, науковим співробітником, завідувачем відділу молекулярної біофізики Фізико-технічного інституту низьких температур ім. Б. І. Вєркіна НАН України, є завідувачем відділу мас-спектрометрії та біофізики Інституту прикладної фізики НАН України. Є автором і співавтором 185 наукових статей, 2 монографій, більш як 120 тез доповідей на наукових конференціях. Професор Суходуб Л. Ф. є керівником секції «Прикладна біофізика» Національного біофізичного товариства, членом правління Національного мас-спектрометричного товариства.

Під його керівництвом захищено 13 кандидатських дисертацій, на цей час він є керівником 3 аспірантів і здобувачів. Суходуб Л. Ф. здійснює велику педагогічну діяльність. Протягом декількох років читав курс лекцій про сучасні інструментальні методи у фізичних та біофізичних дослідженнях для студентів Сумського державного університету. В 2002-2003 рр. працював за грантом DFG-Mercator в університеті м. Мюнстер (Німеччина). В 2005 р. Л. Ф. Суходуб був запрошений для читання лекцій в Технічному університеті (м. Дрезден, Німеччина) для студентів і аспірантів на тему «Сучасні масспектрометричні та інші інструментальні методи у вивченні біоматеріалів».

Серед декількох пріоритетних напрямків створеної кафедри є такі, що пов’язані з подальшим розвитком новітніх методик на основі сучасних інструментальних методів для сучасної наноагрохімії.

відстеження стану (на кількісному рівні) ліпідного обміну в клітинах агропродуктів в режимі on line з використанням м’якоіонізаційної мас-спектрометрії та прискорювальної мас-спектрометрії;
створення експресної діагностики захворювань тварин (зокрема, хвороби Марека курей), базуючись на кількісних та якісних показниках сарної ліпідної фракції крові;
розробка біоміметичної технології захисту інкубаційних яєць курей з використанням нанокомпозитів хітозану і фотокаталітичних часток діоксиду титану TiO2 («nanoTi_ARTICLE») і формули для спрямованого конструювання захисних покриттів для яєць «штучна кутикула» («ARTIficial cutiCLE» – «ARTICLE»).

Для проведення досліджень як в напрямку відмічених, так і інших нанотехнологічних напрямків в СумДУ створена солідна експериментальна база:

а) кафедра біофізики, біохімії, фармакології та біомолекулярної інженерії (проф. Суходуб Л. Ф.):

лабораторія синтезу наноструктурованих біоматеріалів та покриттів;
дифрактометр ДРОН3-07;
рентгено-флуоресцентний спектрометр ElvaX light;

б) кафедра патофізіології (проф. Атаман О. В.):

полімеразна ланцюгова реакція з RFLP аналізом

в) каф. наноелектроніки (проф. Погребняк О. Д.):

вакуумна система для магнетронного розпилювання (VSA-350-02);
скануючий електронний мікроскоп SEM-102E;
просвічуючий електронний мікроскоп TEM-100К.

Інститут прикладної фізики НАН України створено з метою розширення фундаментальних і прикладних досліджень у галузі ядерних технологій Постановою Президії НАН України від 21.11.1991 р. № 299 на базі Сумського відділення Інституту металофізики. Ініціатором утворення Інституту виступив нинішній директор ІПФ НАН України академік НАН України В. Ю. Сторіжко з групою однодумців – вчених Національного наукового центру «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України. Ідея створення першого на Сумщині академічного інституту з самого початку активно підтримувалась Президентом НАН України академіком НАН України Б. Є. Патоном та першим віце-президентом НАН України академіком НАН України В. Г. Бар’яхтаром. ІПФ НАН України входить до складу відділення ядерної фізики та енергетики НАН України.

Головними напрямами наукової діяльності Інституту прикладної фізики НАН України є:

Дослідження процесів взаємодії іонів та електронів низьких енергій з речовиною;
Розробка ядерно-фізичних методів з субмікронною роздільною здатністю та електростатичних прискорювачів;
Молекулярна радіаційна біофізика;
Розробка науково-навчальних приладів.

В інституті створено унікальну експериментальну базу:

Мікроаналітичний комплекс: канал іонної люмінесценції; канал ядерних реакцій; канал скануючого ядерного мікрозонду; канал резерфордівського зворотнього розсіяння з високою роздільною здатністю, оснащений магнітним спектрометром; канал ядер віддачі з високою роздільною здатністю, оснащений електростатичним спектрометром; аналітичний канал для дослідження водню і гелію в матеріалах.
2 МеВ скануючий іонний мікрозонд, призначений для визначення карти розподілу мікродомішок в приповерхневому шарі досліджуваних зразків з використанням неруйнівних методів аналізу.
Центр колективного користування на основі прискорювального мас-спектрометру Tandetron 1.0 MV модель 4110Bo-AMS, виробництва HVEE, 2009, Нідерланди.
Комплекс обладнання для потреб іонних прискорювачів і іонно-променевої модифікації матеріалів: джерело з об’ємно-плазмовою генерацією негативних іонів (безцезієве джерело); високодозовий імплантер з масовою сепарацією іонів; стенд 26досліджень високо інтенсивних іонних джерел; установка високочастотного магнетронного розпилення; електронно-променева установка; високова-куумна установка для вимірювання параметрів газового польового джерела іонів голково-капілярного типу з охолоджуванням емітера до температури рідкого азоту; вакуумний стенд газового польового джерела іонів, що працює при кімнатній температурі.
Лабораторія спектрального аналізу, що використовує атомно-абсорбційну спектрометрію з електротермічною атомізацією в графітових печах, атомно-абсорбційну спектрометрію в полум’ї, атомно-емісійну спектрометрію в полум’ї, молекулярну спектрометрію, традиційну «мокру хімію».
FAB мас-спектрометр, PDMS мас-спектрометр, скануючий електронний мікроскоп.
Лазерний ізотопний мас-спектрометр з координатно-чутливим детектором.
Спеціалізований GRID-кластер для комп’ютер ного моделювання радіаційних дефектів реакторних матеріалів.

Створена експериментальна база дозволяє розгорнути міждисциплінарні прикладні дослідження і розробки в галузі ядерних нанотехнологій, сприяє розвитку досліджень в галузі ядерної медицини (включаючи нові високоефективні ядерні методи ранньої діагностики і терапії онкологічних і серцево-судинних захворювань); ядерної криміналістики. Інститут нараховує понад 230 працівників.

Наукові пошуки ведуть 116 науковців, в тому числі 1 академік НАН України, 3 члени-кореспонденти НАН України, 12 докторів наук та 36 кандидатів наук. До складу інституту входять шість наукових відділів.

Відділ біофізики та мас-спектрометрії (в. о. зав. відділу к. ф.-м. н. Данільченко С. М.)
Напрями діяльності:

Радіаційна біофізика.
Фундаментальні і експериментальні дослідження термодинамічної стабільності біологічних кластерів – головних структурних елементів ДНК, РНК.
Вивчення процесів іонізації в мас-спектрометричних методиках.
Дослідження аддуктів (продуктів взаємодії) деяких лікарських препаратів та ДНК і їх компонентів.

Інститут має тісні міжнародні контакти. Так Інститут прикладної фізики НАН України активно співпрацює з Європейським центром ядерних досліджень (ЦЕРН, Женева, Швейцарія), бере активну участь в теоретичних дослідженнях системи охолодження пучка антипротонів накопичувального кільця у рамках проекту ФАІР Європейського дослідницького центру іонів та антипротонів, співпрацює з МАГАТЕ (Австрія) в рамках проектів «Використання ядерно-фізичних методів для характеризації та збереження артефактів культурної спадщини в європейському регіоні» та «Мікроана-літичні методи ядерної спектроскопії для моніторингу навколишнього середовища та матеріалознавства», встановлені зв’язки з Об’єднаним інститутом ядерних досліджень (м. Дубна, РФ) стосовно питань, пов’язаних з електростатичними прискорювачами і пучковими технологіями. Між Українським науково-технологічним центром та Інститутом підписано меморандум про співробітництво з метою дослідження та покращення довгострокової сталості Інституту.

Основні проблеми, на вирішення яких буде спрямована робота кластеру:

Введення нових методів обробки харчових продуктів та ветеринарних комплексів екологічно безпечними нанодезінфектантами нового покоління, а також застосування інноваційних методів контролю безпеки і якості харчових продуктів на всіх ділянках харчового ланцюга.
Упередження захворюваності населення на хвороби аліментарного ґенезу та введення в харчові ланцюги нанотехнологічних модифікаторів і олігодинамічних металів для підвищення імунітету населення.
Удосконалення нормативно-законодавчої бази у галузі безпеки харчування, зокрема безпечного вживання наноматеріалів відповідно до нормативів ЄС.
Підвищення культури внесення добрив, обробки, пакування і споживання харчових продуктів.
Розробка теоретичних засад конструювання та методів отримання штучних захисних покриттів (штучна нанокутикула; NanoARTICLE; NanoARTIficial_cutiCLE) на основі природних біополімерів (хітозан, декстран тощо), високомолекулярних сполук (ПЕГ, ПВС) і біоактивних фотокаталітичних наночасток металів і їх оксидів (TiO2, Fe2O3, сполук Zn, Zr, Al, Cu) разом із біо- та імуностимуляторами стимуляторами природного походження для захисту інкубаційних яєць курей та поліпшення обміну речовин пташиних ембріонів.
Дослідження впливу хімічного складу вихідних речовин (переважно глікопротеїнів) на кристалічну будову композитів на основі кальциту (CaCO3) з метою отримання покриттів «штучна кутикула» з керованими показниками газопроникності та швидкістю вивільнення біологічно активних 27речовин, які сприяють розвитку ембріона протягом інкубації.
Використання фотокаталітичної деструкції за участю ультра- і нанодисперсних частинок оксидів титану, заліза, а також інших металів та їх оксидів для виготовлення конструктивних матеріалів з біоцидними властивостями.

Запропоновані інновації:

Знищення широкого спектру збудників інфекції, які циркулюють в оточуючому середовищі, шляхом використання екологічно безпечних нанодезінфектантів нового покоління на основі додатків олігодинамічних металів (наносрібло, наномідь, нанозолото та інші) у колоїдних розчинах на базі природних біополімерів (хітозан, декстран тощо), високомолекулярних сполук (ПЕГ, ПВС), зокрема у ветеринарії, на заміну хімічних дезінфектантів, яким притаманна потужна біоцидна дія, локальна за місцем та часом (формальдегід, сполуки хлору, йоду, озон, луги тощо), але і висока токсичність.
Обробка харчових продуктів неконцентрованими екологічно безпечними «їстівними» нанодезінфектантами – наносуспензіями наносрібла та комбінованими колоїдними розчинами нанометалів на базі рідких полісахаридів – для підвищення терміну зберігання харчових продуктів та їх харчової придатності без необхідності видаляти продукти
дезінфекції перед вживанням.
Модифікація пакувальних матеріалів для харчових продуктів біоцидними нанодобавками нового покоління, що дозволяють підвищувати екологічну чистоту та терміни харчової придатності продуктів в декілька разів без зміни традиційних методів виготовлення пакувальних матеріалів.
Введення в оборот інноваційних екологічних наноагродобавок для стимулювання росту рослин та овочів без забруднення сільськогосподарських ґрунтів.

Чому Відділ проблем інтерферону та імуномодуляторів ІМВ НАНУ?

Основними напрямами роботи відділу є:

Визначення фундаментальних основ фізіологічної ролі системи інтерферону та імунорегуляторних цитокінів в нормі та при патології (інфекційно-запальних захворюваннях бактерійного, вірусного або змішаного вірусно-бактерійного ґенезу, а також при передпухлинних і пухлинних захворюваннях, індукованих канцерогенними вірусами);
Розробка науково обґрунтованих підходів до оптимізації технологій отримання нових високоефективних інтерфероногенів та противірусних препаратів, створених на основі похідних і аналогів аміксину, та молекулярних комплексів одноланцюгових РНК у поєднанні з мономерними синтетичними інтеркаляторами;
Визначення імуномодуляторних властивостей нових препаратів – пробіотиків та пребіотиків, створених відповідно на основі кисломолочних бактерій та їх дериватів; лектинів бактеріального та рослинного походження; синтетичних мурамоїлдипептидів тощо;
Розробка нових біотехнологічних основ конструювання діагностичних тест-систем для ідентифікації збудників вірусних та бактеріальних інфекцій на основі рекомбінантних білків вірусів людини і тварин.

У відділі вперше теоретично обґрунтовано, експериментально доведено і клінічно підтверджено новий напрямок у інтерферонології, а саме: встановлення антибактеріальної ефективності препаратів інтерферону при бактеріальних інфекціях (сепсисі, гнійно-септичних процесах, сальмонельозі, токсикоінфекційному шоку тощо). Сформульовано поняття про систему інтерферону та виявлені прямі й зворотні зв’язки між даною системою та імунною і нейроендокринною функціями організму. Розроблена методологія визначення інтерферонового статусу організму, що дозволяє встановити роль та місце системи інтерферону на популяційному рівні. Дослідження, проведені у відділі протягом останніх 5 років, встановили фундаментальні основи функціонування системи інтерферону при передпухлинних і пухлинних захворюваннях, зумовлених канцерогенними папіломавірусами; дозволили розробити новий напрямок цілеспрямованої стимуляції інтерфероногенезу, заснований на оригінальній концепції направленого конструювання сполук – індукторів інтерферону; додали інформацію щодо загальної архітектури та морфогенезу складних вірусів тварин та рослин, віднесених до одного таксону, що пов’язано з розумінням фундаментальних проблем вірусології в плані еволюції фіто- та зоопатогенних рабдовірусів. За допомогою сучасних методів імунобіотехнології одержано препарати інтерферону першого та другого покоління, а також перспективні індуктори інтерферону. Визначено індивідуальні показання та протипоказання до клінічного застосування препаратів інтерферону і його індукторів при вірусних, бактеріальних захворюваннях та інших патологічних процесах.

Відділ плідно співпрацює з рядом лабораторій США, Канади, Росії, Ізраїлю, Ірану, Словаччини та інших країн. У відділі загалом підготовлено 7 28докторських та 22 кандидатських дисертації. Опубліковано 10 монографій, 4 практичних посібники, 4 методичних рекомендацій МОЗ СРСР та України, перший в Україні підручник «Основи вірусології», одержано 68 авторських свідоцтв та патентів СРСР, України і Росії. Розроблено технологію одержання препаратів інтерферонів-? та -? (анімаферон, спленоферон, діаферон). Отримані результати відзначені Державною премією України в галузі науки та техніки (2005 р.), премією ім. Д. К. Заболотного НАН України (2001 р.), премією ім. І. І. Мечникова НАН України (2004 р.), срібною медаллю ім. І. П. Павлова (Росія, 2002 р.), золотою медаллю Всесвітньої організації інтелектуальної власності (Швейцарія, 2002 р.), Почесною грамотою київського міського голови (2003 р.) та грамотою Верховної Ради України (2007 р.), премією О. О. Богомольця НАНУ, премією О. В. Палладіна та 3 преміями Президента України для молодих вчених.

Чому Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля?

Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України відзначив у 2011 р. своє 50-річчя. ІНМ було створено за урядовою постановою в 1961 році у віданні Держплану УРСР. В 1972 р. інститут переведений у підпорядкування Академії наук УРСР.

В надзвичайно короткий термін колектив інституту, на базі лабораторної технології Інституту фізики високих тисків Академії наук СРСР розробив високоефективні технологічні процеси промислового синтезу алмазу та організував випуск синтетичних алмазів і інструменту на їх основі. В 1960-1970 рр. було організовано широке впровадження високоефективного інструменту з надтвердих матеріалів на тисячах підприємств в різних галузях промисловості на території СРСР і країн соціалістичної співдружності.

За короткий термін ІНМ став одним із провідних наукових центрів матеріалознавства світового значення в галузі досліджень при надвисоких тисках і екстремально високих температурах. Колектив науковців заслужено зайняв чільне місце у світі з розвитку фундаментальних досліджень фізикохімічних основ синтезу нових надтвердих матеріалів, створення новітніх методик вивчення їх внутрішньої структури і комплексу фізико-механічних властивостей. ІНМ ім. В. М. Бакуля НАН України співпрацює з науковими і виробничими центрами надтвердих і наноматеріалів в багатьох зарубіжних країнах, в т.ч.: у США, Японії, Німеччині, Великобританії, ПАР, Китаї, Польщі, Ізраїлі та ін. Продукція з торговою маркою ІНМ широко відома в світі і випускається за патентами та ліцензіями в Україні, Росії, Білорусі, Болгарії, Сербії, Угорщині, Німеччині, Китаї, Південній Кореї та інших країнах.

Інститут у своєму складі має 12 основних наукових відділів, 1 наукову лабораторію та 4 допоміжних відділи і адмінуправління. Чисельність працівників основної діяльності становила 408 осіб, зокрема 206 дослідників. В інституті працює 84 кандидати наук, 32 доктори наук, в т.ч. 2 академіки НАН України та 5 членів-кореспондентів НАН
України.

Світовому рівню матеріалознавчих досягнень відповідають такі результати, як синтез високочистих структурно досконалих монокристалів алмазу великих розмірів (1993 р., патент України № 2) та отримання різнокольорових алмазів (2006 р.); одержання надпровідного наноструктурного дибориду магнію конструкційного призначення з високим рівнем механічних властивостей (2006 р.). та створення конструкцій рухомих з’єднань ендопротезів суглобів з нових керамічних матеріалів на основі штучного сапфіру, титано-кремнієвих сплавів, оксидів алюмінію і цирконію (2008-2011 рр.). З
2006 р. в ІНМ успішно розвиваються екологічно чисті нанотехнології промислового виготовлення колоїдних розчинів нанометалів на рідких основах типу природних біополімерів (хітозан, декстран тощо), високомолекулярних сполук (ПЕГ, ПВС), гліцерину, натуральних та штучних олій тощо. Це дає напівпродукти (мастер-батчі) для створення нанодезінфектантів нової генерації, які легко модифікують сотні продуктів персональної гігієни, фармакологічних препаратів, продуктів харчування та пакувальні матеріали.

В ІНМ функціонує Центр колективного користування приладами «Аналітичний центр дослідження та нанодіагностики надтвердих матеріалів».

За період існування інституту опубліковано 8 тисяч наукових статей, отримано 3000 авторських свідоцтв і патентів, 20 ліцензій. За останнє десятиріччя одержано 335 патентів, виконано 7 ліцензійних угод. У 2011 р. Інститут став координатором Європейської програми START, що працює з центрами досконалості в галузі матеріалознавства Франції, Польщі та інших країн ЄС.

Інститутом пропонується розробка і впровадження в галузь харчування технології іонно-плазмового нанодиспергування металів та виготовлення високопродуктивної промислової установки для виробництва концентрованих наноаддитивів у широкому спектрі рідких носіїв – природних біополімерів (хітозан, декстран тощо), високомолекулярних сполук (ПЕГ, ПВС), полісахаридів, харчового гліцерину тощо.

Суть проблеми

Виробництво висококонцентрованих суспензій наноструктурних матеріалів на базі органічних та неорганічних рідин-носіїв – так званих «мастер-батчів» (master-butch), що додаються до сотень побутових продуктів дезінфекції, засобів персональної гігієни та косметики, фармакологічних продуктів, харчових продуктів та напоїв, змінюючи та удосконалюючи їх споживчі якості, стало важливим самостійним напрямком розвитку нанотехнологій в усьому світі. Особливо перспективним є виробництво концентрованих наносуспензій олігодинамічних металів – Au, Ag, Pt, Fe, Cu – у несучих рідинах, що є найуживанішими інгредієнтами продуктів сучасної побутової хімії, продуктів персональної гігієни та харчових продуктів і легко змішуються з ними без зміни традиційних процесів їх виробництва. Застосування наноматеріалів частіше за все потребує їх розчинення в різноманітних рідинах для того, щоб ввести однорідну суміш в кінцевий продукт або пристрій. Так важливою галуззю застосування рідких наноаддитивів є доставка ліків біосумісним чином через розчинення активних наночасток в органічних рідких носіях. Оскільки більшість розчинів наноматеріалів термодінамічно нестабільна, вони швидко спонтанно агломеруються та коагулюють, що робить їх непридатними для практичного застосування. Більшість металевих наночасток індустріально виробляються у вигляді нанопорошків, тому вони потребують багатостадійних процесів колоїдної хімії для перетворення їх на рідкі розчини: змочення нанопорошків рідинами, розбиття агломератів шляхом різних технологій та стабілізації їх у розчинах в некоагульованому стані додаванням спеціальних розчинних агентів.

В Інституті надтвердих матеріалів був розроблений продуктивний одностадійний спосіб приготування висококонцентрованих колоїдних розчинів (суспензій) нанометаллів на водорозчинних та неводорозчинних рідких основах, де плазмовий струмінь у вакуумі диспергував метали та в тому ж циклі імплантував наночастки в вакуумовані рідини.

Таким чином і в Україні, і в світі найбільш важливого практичного значення для виготовлення розчинів наночасток металів в широкому спектрі рідин – мастер-батчів – набувають комбіновані «мокро-сухі» технології, які використовують продуктивні фізичні методи диспергації металів в комбінації з інженерними рішеннями для внесення наночасток металів в основи-рідини в єдиному технологічному циклі.

Індустріальним виробником досить комерціалізованих срібних нанопокриттів по технології газофазного синтезу в Україні є Харківське підприємство «Рубін», який є володарем багатьох вітчизняних патентів на нанотехнології з застосуванням наночасток срібла. В Інституті електрозварювання ім. Є. О. Патона в Україні розроблено промисловий спосіб отримання наночасток для магнітних рідин електронно-променевим випарюванням та конденсацією у вакуумі. В Інституті надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАНУ розробки нових технологій виробництва металоколоїдів проводились спільно з Інститутом електрозварювання ім. Є. О. Патона в рамках робіт 2007-2011 рр. за грантами НАН України. Під керівництвом академіків НАН України М. В. Новікова та Д. А. Дудко була розроблена технологія та дослідно-промислова апаратура для екологічно чистого одностадійного процесу плазмового нанодиспергування металів у вакуумі з внесенням їх в колоїдні розчини в єдиному технологічному циклі. Зокрема, вона була практично застосована для виробництва висококонцентрованих наносуспензій срібла у рідких водорозчинних носіях для наномодифікації препаратів побутової хімії нового покоління та дезінфекції контактних поверхонь, тканин, фільтрів тощо.

Що пропонується?

Впровадження розробки комбінованої «мокросухої» технології локалізованого іонно-плазмового нанодиспергування електропровідних матеріалів в ІНМ ім. В. М. Бакуля НАН України, та виготовлення пілотної установки для виробництва концентрованих (до 1000 мг/л) наносуспензій металів (Ag, Сu, Fe, Mo, Pt, Pd, Au тощо) для випуску концентрованих наноаддитивів у широкому спектрі рідких носіїв – природних біополімерів (хітозан, декстран тощо), високомолекулярних сполук (ПЕГ, ПВС), полісахаридів, харчового гліцерину продуктивністю до 10000 л на рік. Керування розмірністю, формою, розподіленням отриманих наночасток, а також висока продуктивність диспергування – на порядок більша за відомі методи «мокрого» синтезу наночастинок – дасть можливість розробити індустріальну технологію масового виробництва нанометалоколоїдів із заданими властивостями та концентрацією.

Можливі галузі застосування результатів виконання проекту:

Наномодифікація полімерних пакувальних матеріалів для надання бактерицидних властивостей і підвищення термінів зберігання харчових продуктів;
Наномодифікація засобів кондиціювання води та повітря для надання їм бактерицидних властивостей і застосування у ветеринарних комплексах, підприємствах виробництва харчових продуктів, закладах суспільного харчування;
Розробка спеціалізованих екологічно чистих нанодезінфектантів нового покоління для сільського господарства, обробки зерна, молочних та м’ясних продуктів;
Розробка нанотехнологічних засобів захисту рослин, ветеринарних комплексів
Розробка наносуспензій срібла та комбінованих колоїдних розчинів нанометалів на базі рідких полісахаридів – для введення в харчові продукти неконцентрованих екологічно безпечних «їстівних» нанодезінфектантів.

Найважливішими комерційними результатами є:

Дешеві висококонцентровані наноколоїди на базі рідин за замовленням компаній, що не потребують складних методів змішування з кінцевими продуктами і зміни традиційних технологій їх виробництва;
Пакети інвестиційних пропозицій для організацій, які будуть зацікавлені у придбанні нанопродуктів та обладнання для включення у власні виробничі структури.