|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Радионуклиды и ионизирующее излучение в ядерной медицине, радиоэкологии, диагностики материалов нового поколения и радиохимическом материаловеденииНИР
Radionuclides and ionizing radiation in nuclear medicine, radioecology, diagnostics of new materials and radiochemical materials science
- Руководитель НИР: Калмыков С.Н.
- Участники НИР: Алешин Г.Ю., Афанасов М.И., Афиногенов А.М., Бадун Г.А., Борисова Н.Е., Бунцева И.М., Бяков В.М., ВЛАСОВА И.Э., Васильев А.Н., Гербер Е.А., Гопин А.В., Гужонкова Ю.В., Дубовая О.В., Егорова Б.В., КУЛИКОВ Л.А., Квашнина К.О., Козловская Э.Д., Короленко М.В., Кузьменкова Н.В., Лыс Я.И., Матвеев П.И., Мелихов И.В., Неволин Ю.М., Николаев А.Л., Орлов А.П., Орлова М.А., Панкратов Д.А., Перфильев Ю.Д., Петров В.Г., Петрова Т.Б., Плахова Т.В., Похолок К.В., Пресняков И.А., Решетова М.Д., Ржевская А.В., Романчук А.Ю., Рудин В.Н., Рязанцев Г.Б., Сапожников Ю.А., Северин А.В., Семенкова А.С., Соболев А.В., Соболева Я.С., Тетерин Ю.А., Трофимова Т.П., Фабричный П.Б., Филимонов Д.С., Чернышева М.Г.
- Подразделение: Кафедра радиохимии
- Срок исполнения: 1 января 2021 г. - 31 декабря 2021 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): госзадание радиохимия
- Номер ЦИТИС: 121031300040-7
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Экология и рациональное природопользование
- Приоритеты и перспективы НТР Российской Федерации согласно Стратегии НТР РФ: переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике
- ПН России: Науки о жизни
- Направление технологического прорыва России: Медицинские технологии и лекарственные средства
- Критическая технология России: Технологии атомной энергетики, ядерного топливного цикла, безопасного обращения с радиоактивными отходами и отработавшим ядерным топливом
-
Рубрики ГРНТИ:
- 31.15.19 Химия твердого тела
- 31.15.23 Радиохимия
- Классификатор OECD: Физическая химия
-
Ключевые слова:
объем и поверхность кристаллитов, зарядкомпенсирующие дефекты, апф, продукты коррозии, оксиды переходных металлов, направленная терапия, радиохимия, пэм-вр, дигидротиазин-тиазолиновые производные, меченные соединения, 119sn, радиоэкология, фуллерены, продукты деления, радиофармацевтика, еxafs, глины, гидрогели, гидроксиапатит, радиофармпрепараты, нанокомпозитные и искусственные биологические материалы, актиниды, радиоактивные отходы, биосовместимые материалы, нанотехнология, гетеровалентные замещения, острые лейкозы, твердофазные неоднородности, зондовая мессбауэровская спектроскопия, функциональные характеристики материалов, ядерная медицина, тритиевый зонд, радиоаналитическая радионуклидная диагностика, маркеры нейромедиаторного обмена, конференция, плутоний, радиохимическая технология, электронно-парамагнитный резонанс, мультиферроики, сенсорные элементы и устройства, соносенсибилизатор
nuclear medicine, tritium probe markers neurotransmitter metabolism, nanocomposite and artificial biological materials, radioactive waste, transition metal oxides, actinides, radioanalytical and radionuclide diagnostcis, fission products, functional characteristics of materials, labeled compounds, corrosion products, protein, charge compensation defects, targeted therapy, radiochemistry, exafs, radioecology, radiopharmaceuticals, hydrogels, dihydrothiazinyl-thiazoline derivatives, phase transitions, electron paramagnetic resonance, biocompatible materials, volume and surface of the crystallites, acute leukemia, multiferroics, heterovalent replacement, nanotechnology, nanostructures, sensor elements and devices., solid-state non-uniformity, probe mössbauer spectroscopy, fullerenes, plutonium radiochemical technology, clay, hydroxyapatite -
Описание:
Одним из наиболее интенсивно развивающихся междисциплинарных направлений является ядерная медицина, объединяющая самые передовые достижения современной физики, химии, биологии и медицины. Интенсивно развивается направление, связанное с адресной доставкой короткоживущих альфа-, бета- и Оже- излучающих радионуклидов к раковым клеткам, что позволит проводить эффективное безоперационное лечение многих видов рака. Выполняемыми задачами являются разработка эффективных методов получения короткоживущих медицинских радионуклидов, включая их выделение и очистку, а также установление закономерностей их комплексообразования с хелатирующими агентами для введения в состав биологических молекул. На данном этапе будет проведено определение перспективности биспидиновых лигандов для связывания радионуклидов скандия и иттрия в качестве компонентов тераностических радиофармпрепаратов. Другой важной задачей является исследование фундаментальных свойств формирования наночастиц актинидов и поведения их в биологических жидкостях и тканях. Также будет исследовано влияние разных типов неорганических анионов на жидкостную экстракцию новыми лигандами N-гетероциклической природы различных f-элементов. Данная задача связана с развитием новых технологий для ядерно-топливного цикла. В качестве актуальной радиоэкологической задачи, будут исследованы пути миграции актинидов в радиоактивно-загрязненных водоемах, включая формы их нахождения в донных осадках. В рамках настоящего проекта будет использована зондовая мессбауэровская спектроскопия на ядрах примесных атомов 119Sn и 57Fe для изучения локальной структуры различных классов оксидных систем, проявляющих важные функциональные свойства (низкомерные магнетики, мультиферроики, диэлектрики и др.)
-
Abstract:
One of the most intensively developing interdisciplinary areas is nuclear medicine, which integrates the most advanced achievements of modern physics, chemistry, biology and medicine. The area of targeted delivery of short-lived alpha-, beta- and Auger-emitting radionuclides to cancer cells is intensively developing, which will allow for effective non-surgical treatment of many types of cancer. The tasks being performed are the development of effective methods for the production of short-lived medical radionuclides, including their isolation and purification, as well as the establishment of regularities of their complexation with chelating agents for introduction into biological molecules. At this stage, we will determine the prospects of bispidin ligands for binding Sc and Y radionuclides as components of theranostic radiopharmaceuticals. Another important task is to study the fundamental properties of the formation of actinide nano-particles and their behavior in biological fluids and tissues. The effect of different types of inorganic anions on liquid extraction with new ligands of the N-heterocyclic nature of various f-elements will also be investigated. This task is related to the development of new technologies for the nuclear fuel cycle. As an important radioecological task, the migration routes of actinides in radioactively contaminated water bodies, including the forms of their presence in bottom sediments, will be investigated. Within the framework of this project, Mössbauer spectroscopy on the nuclei of impurity atoms 119Sn and 57Fe will be used to study the local structure of various oxide systems demonstrating important functional properties (low-dimensional magnets, multiferroics, dielectrics, etc.)
-
Планируемые результаты:
1. Будут исследованы биспидиновые лиганды с точки зрения комплексообразования с катионами Sc3+ и Y3+ в модельных средах и средах биологического назначения. 2. Будут определены кристаллическая структура и локальная электронная структура наночастиц актинидов. 3. Будут проведены экстракционные эксперименты с 4f- и 5f-элементами в присутствии различных типов неорганических анионов. 4. Будут получены результаты исследования радиоактивного загрязнения донных отложений природных водоемов в районе потенциально радиационноопасных объектов. 5. Будут отработаны и апробированы методики, а также проведены предварительные эксперименты по влиянию допированного ГАП на различные микробиологические объекты, исследованы закономерности сорбционного поведения ферментативного ГАП. 6. На основании первопринципных и полуэмпирических квантовохимических расчетов параметров сверхтонких взаимодействий мессбауэровских спектров оксидных систем, содержащих катионы металлов с неподеленной электронной парой (Bi3+, Pb2+), будут рассчитаны значения поляризуемостей этих катионов, а также окружающих их анионов кислорода. На основании этих расчетов удастся количественно объяснить высокие значения градиентов электрических полей, а также анизотропии сверхтонких магнитных полей на ядрах 57-Fe в соединениях, проявляющих мультиферроидные свойства. 7. Будут проведены мессбауэровские исследования локальной структуры, электрических и магнитных сверхтонких взаимодействий ядер 57Fe в фосфатах железа, являющихся перспективными компонентами электродных материалов для Li-ионных и Na-ионных аккумуляторов. Разработаны методы, позволяющие проводить измерения спектров в режимах "in situ" (электродная ячейка) и "operando" (измерения спектров в процессе зарядки и разрядки батареи). На основании этих результатов этих измерений удастся детально охарактеризовать локальное окружение ионов железа, их валентное состояние, эволюцию фазового состава катодных материалов, а также получить новую информацию о механизмах электрохимических процессов в процессе работы батареи. 8. Будут проведены эксперименты по сочетанному действию на объекты различной структурной организации ультразвука и радиационного облучения. На основании полученных данных будут разработаны теоретические модели, объясняющие закономерности проявления эффекта морфологической памяти твердых веществ
-
Научный задел:
Научным заделом планируемых на следующий год исследований являются все экспериментальные и теоретические результаты, полученные за отчетный период (2020 г.). Подробное описание и обсуждение этих результатов можно найти в представленных в отчете публикациях сотрудников кафедры, многие из которых опубликованы в высокорейтинговых научных журналах, т.е. прошли рецензирование отечественных и зарубежных специалистов в соответствующих областях. Высокий научный уровень этих работ является гарантией успешного выполнения заявленных на 2021 г. целей научных исследований.
-
Основные результаты:
В прошедшем 2021 году кафедра радиохимии провела успешную работу по четырем основным научным направлениям: радиоэкология и охрана окружающей среды, медицинская химия, изучение новых материалов, создание и исследование новых радиофармпрепаратов. За отчетный период было опубликовано свыше 230 научных статей в отечественных и зарубежных изданиях, 28 из которых входит в список "топ-25". Важным показателем является значительный рост числа молодых сотрудников кафедры. В 2021 году было защищено 2 кандидатских диссертаций (2 докторские диссертации приняты к защите). В существенной степени увеличились показатели по привлечению внебюджетных средств финансирования. Работу кафедры по теме " Радионуклиды и ионизирующее излучение в ядерной медицине, радиоэкологии, диагностики материалов нового поколения и радиохимическом материаловедении" можно считать успешной.
- Добавил в систему: Дубовая Ольга Валериевна
Источник финансирования НИР
| госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию) |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. | Радионуклиды и ионизирующее излучение в ядерной медицине, радиоэкологии, диагностики материалов нового поколения и радиохимическом материаловедении |
| Результаты этапа: Выявлены особенности сорбционного взаимодействия ионов циркония, иттрия, радия, стронция и цинка. В случае цинка исследовано влияние БСА на последовательную и совместную сорбцию на ГАП. Исследован обратный изотопный обмен в системе 69mZn-ГАП – раствор цинка. Определено электронное состояние и локальное окружение модифицирующих добавок железа, олова и сурьмы в поликристаллических порошках диоксида титана - основного компонента перспективных композиций, используемых для химического преобразования солнечной энергии. Проанализировано влияние зарядкомпенсирующих вакансий кислорода на функциональные свойства этого соединения в тестовой реакции обесцвечивания раствора метилоранжа. Установлено, что неподеленная электронная пара иона Sb3+ практически полностью подавляет отрицательное влияние соседней вакансии кислорода - точечного дефекта, обычно являющегося центром рекомбинации электронов и дырок, образующихся при УФ облучении. Этот вывод указывает на перспективность использования модифицирующих добавок 5s2-x5px катионов, энергетический уровень которых лежит выше потолка валентной зоны TiO2. Были изучена локальная кристаллическая и магнитная структура неколлинеарных магнетиков CaCuxMn7-xO12 и Fe2Se2O7, проявляющих мультиферроидные свойства. Проведены мессбауэровские «in situ» и «operando» измерения электродных материалов на основе оксидов Na(Ni,Fe,Mn)O2 и фосфатов Li1-xNax(Fe,Mn)PO4. Нейтронографическое и мессбауэровское исследование магнитной структуры интерметаллидов Fe32+xGe33As2 и Fe32+xGe35-xP2 позволило установить взаимосвязь между локальными характеристиками этих соединений и проявляемыми ими функциональными характеристиками. Разработан новый функционал теории функционала плотности, предназначенный для расчетов соединений, содержащих актиноиды. Был создан функционал, позволяющий воспроизводить структуры соединений актиноидов в газовой фазе с экспериментальной точностью, а также корректно оценивать энтальпию соответствующих газофазных реакций. Предложена оригинальная методика моделирования альфа-радиолиза в растворе. Данный подход опирается на время-разрешенную теорию функционала плотности и позволяет воспроизводить последствия пролета альфа-частицы в жидкости, включая образование новых ионов и радикалов. Кроме того, разработан подход машинного обучения, способного работать при нехватке данных. Была предложена версия метода трансферного обучения, адаптированного к построению моделей структура-свойство и способная строить предсказательные модели с расширенной областью применимости на базе информации о десятках соединений вместо сотен, используемых классическими методами. Разработана методика введения трития в гиалуроновую кислоту. Найдены условия подготовки препарата и проведения реакции с атомарным тритием, приводящие к получению меченной тритием гиалуроновой кислоты с удельной радиоактивностью 26-52 ГБк/г. С помощью меченной тритием гиалуроновой кислоты изучили образование комплексов с детонационными наноалмазами и влияние мирамистина на этот процесс. Показано, что модифицирование мирамистином положительно заряженных наноалмазов не влияет на адсорбцию полисахарида, в то время как модификация отрицательно заряженных наноалмазов увеличивает адсорбцию гиалуроновой кислоты. С помощью метода термической активации трития радиоактивная метка введена в амикацин, левофлоксацин, ванкомицин и β-эстрадиол. Меченые соединения используются для выполнения основной темы работы. Обнаружено, что нанесение лизоцима на наноалмазы приводит к увеличению радиоактивности белка. Из данных распределения трития по типам аминокислотных остатков лизоцима сделано предположение об ориентации белка в адсорбционном слое на поверхности наноалмаза. Исследован впервые полученный комплекс радионуклида 97Ru с пиридин-2,6-дикарбоксамидным конъюгатом (пептидомиметик) in vitro и in vivo. Продолжаются исследования физико-химических параметров сорбции с носителем и без носителя радионуклидов (переходных металлов) и лигандов на ГАП различной морфологии и размеров (способов получения). Синтезированы и охарактеризованы методом РСА новые комплексы меди, проведено их исследование in vitro. Получена новая серия фосфоросодержащих потенциальных экстрагентов на основе гетероциклических каркасов пиридина, бипиридила и фенантролина. Методом спектрофотометрии и люминесцентного титрования исследованы комплексы N,O-гибридных гетероциклических амидов и фосфиноксидов, определена кинетика комплексообразования. Показано, что реакции комплексообразования имеют первый порядок по реагенту и металлу, вычислены константы скорости реакции. Методом мультиядерного ЯМР и РСА установлены типы комплексов 2,6-дифосфиноилпиридинов с ионами лантаноидов. В прошедшем 2021 году кафедра радиохимии провела успешную работу по четырем основным научным направлениям: радиоэкология и охрана окружающей среды, медицинская химия, изучение новых материалов, создание и исследование новых радиофармпрепаратов. За отчетный период было опубликовано свыше 230 научных статей в отечественных и зарубежных изданиях, 28 из которых входит в список "топ-25". Важным показателем является значительный рост числа молодых сотрудников кафедры. В 2021 году было защищено 2 кандидатских диссертаций (2 докторские диссертации приняты к защите). В существенной степени увеличились показатели по привлечению внебюджетных средств финансирования. Работу кафедры по теме " Радионуклиды и ионизирующее излучение в ядерной медицине, радиоэкологии, диагностики материалов нового поколения и радиохимическом материаловедении" можно считать успешной. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".