zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2025-91-12-56-62zldm-2673Research ArticleИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯTESTING OF STRUCTURE AND PARAMETERS. PHYSICAL METHODS OF TESTING AND QUALITY CONTROLИсследование химического состава и строения наночастиц меди, полученных плазмохимическим методомResearch of the chemical composition and structure of copper nanoparticle obtained by the plasmochemical methodБородулинВ. Б.BorodulinV. B.

Владимир Борисович Бородулин

119454, Москва, просп. Вернадского, д. 78

Vladimir B. Borodulin

78, prosp. Vernadskogo, Moscow, 119454

МироноваЕ. В.MironovaE. V.

Елена Валерьевна Миронова

119454, Москва, просп. Вернадского, д. 78

Elena V. Mironova

78, prosp. Vernadskogo, Moscow, 119454

ЛазовМ. А.LazovM. A.

Михаил Александрович Лазов

119454, Москва, просп. Вернадского, д. 78

Mikhail A. Lazov

78, prosp. Vernadskogo, Moscow, 119454

lazov@mirea.ruБородулинЯ. В.BorodulinYa. V.

Ярослав Владимирович Бородулин

117246, Москва, Научный проезд, д. 18

Yaroslav V. Borodulin

18, Nauchny proezd, Moscow, 117246

МИРЭА — Российский технологический университетРоссияMIREA — Russian Technological UniversityRussian FederationФедеральный научный центр гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человекаРоссияErisman Federal Scientific Center of Hygiene, Federal Service For Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Well-BeingRussian Federation20252412202591125662Copyright © Бородулин В.Б., Миронова Е.В., Лазов М.А., Бородулин Я.В., 20252025Бородулин В.Б., Миронова Е.В., Лазов М.А., Бородулин Я.В.Borodulin V.B., Mironova E.V., Lazov M.A., Borodulin Y.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/2673

Переходные металлы как микроэлементы играют важную роль в окислительно- восстановительных реакциях в организме и выступают в роли катализаторов в составе ферментов, а в виде наночастиц проявляют ярко выраженную биологическую активность. В работе представлены результаты исследования химического состава и строения фракций наночастиц с использованием рентгеновских методов. Анализировали физико-химические параметры наночастиц меди, полученных плазмохимическим способом. Размеры наночастиц определяли методами обратного углового рассеяния и сканирующей электронной микроскопии. Определены качественно и рассчитаны количественно фазовый состав наночастиц различной дисперсности и химический состав их поверхности. Установлено, что поверхность наночастиц меди представлена оксидными формами. Определено соотношение оксидных форм в общем объеме крупно- и мелкодисперсных наночастиц. Полученные результаты могут быть использованы при исследованиях процессов модификации поверхности наночастиц различными функциональными группами, адсорбции на поверхности наночастиц высокомолекулярных поверхностно-активных соединений для повышения биосовместимости.

Transition metals, as trace elements, play an important role in redox reactions in the human body and act as catalysts in enzymes, and exhibit pronounced biological activity in the form of nanoparticles. The paper presents the results of a study of the chemical composition and structure of nanoparticle fractions using X-ray methods. The physicochemical parameters of copper nanoparticles obtained by plasmochemical method were analyzed. The nanoparticle sizes were determined by backscattering and scanning electron microscopy. The phase composition of nanoparticles of various dispersities and the chemical composition of their surface have been qualitatively determined and quantified. It has been established that the surface of copper nanoparticles is represented by oxide forms. The ratio of oxide forms in the total volume of coarse and fine nanoparticles was determined. The results obtained can be used in studies of the processes of modification of the surface of nanoparticles by various functional groups, and the adsorption of high-molecular-weight surfactants on the surface of nanoparticles to increase biocompatibility.

наночастицы медиоксиды медиXANESXAFSсканирующая электронная микроскопияcopper nanoparticlescopper oxidesXANESXAFSscanning electron microscopyReferencesБородулин В. Б., Матасов А. Д., Горошинская И. А. и др. Физико- химические и биологические свойства ассоциатов наночастиц меди / Российские нанотехнологии. 2019. Т. 14. No 1 – 2. С. 81 – 89. DOI: 10.21517/1992-7223-2019-1-2-76-84Borodulin V. B., Matasov A. D., Goroshinskaya I. A., et al. Physical properties studying of copper nanoparticle associates possessing biological action / Ross. Nanotekhnol. 2019. Vol. 14. Nos. 1 – 2. P. 81 – 89 [in Russian]. DOI: 10.21517/1992-7223-2019-1-2-76-84Мартинес-Дуарт Дж., Мартин-Палма Р., Агулло-Руеда Ф. Нанотехнологии для микро- и оптоэлектроники. — М.: Техносфера, 2007. — 368 с.Martines-Duart J., Martin-Palma R., Agullo-Rueda F. Nanotechnology for Microelectronics and Optoelectronics. — Moscow: Tekhnosfera, 2007. — 368 p. [Russian translation].Шмидт В. Оптическая спектроскопия для химиков и биологов. — М.: Техносфера, 2007. — 368 с.Shmidt V. Optical Spectroscopy in Chemistry and Life Sciences. — Moscow: Tekhnosfera, 2007. — 368 p. [in Russian].Ландсберг Г. С. Оптика. — М.: Наука, 1976. — 926 с.Landsberg G. S. Optics. — Moscow: Nauka, 1976. — 926 p. [in Russian].Майорова Т. Л., Клюев В. Г., Семёнов В. Н. и др. Люминесцентные свойства поликристаллических плёнок кадмия, легированных металлами первой группы / Вестник ВГУ. 2005. No 2. С. 38 – 44.Maiorova T. L., Klyuev V. G., Semenov V. N., et al. Luminescent properties of polycrystalline cadmium films alloyed with metals of the first group / Vestn. VGU. 2005. No. 2. P. 38 – 44 [in Russian].Меньщикова Е. Б., Ланкин В. З., Зенков Н. К. и др. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты. — М.: Слово, 2006. — 556 с.Menshchikova E. B., Lankin V. Z., Zenkov N. K., et al. Oxidative stress. Prooxidants and antioxidants. — Moscow: Slovo, 2006. — 556 p. [in Russian].Ракитский В. Н., Юдина Т. В. Антиоксидантный и микроэлементный статус организма: современные проблемы диагностики / Вестник РАМН. 2005. No 3. С. 33 – 36.Rakitsky V. N., Yudina T. V. Antioxidant and trace element status of the body: modern diagnostic problems / Vestn. RAMN. 2005. No. 3. P. 33 – 36 [in Russian].Шумаев К. Б., Заббарова И. В., Руге Э. К., Ванин А. Ф. Влияние активных форм кислорода и азота на высвобождение ионов железа из ферритина и синтез динитрозильных комплексов железа / Биофизика. 2003. Т. 48. No 1. С. 5 – 9.Shumaev K. B., Zabbarova I. V., Ruge E. K., Vanin A. F. The effect of reactive oxygen species and nitrogen on the release of iron ions from ferritin and the synthesis of dinitrosyl iron complexes / Biofizika. 2003. Vol. 48. No. 1. P. 5 – 9 [in Russian].Сереженков В. А., Калинина Е. В., Глазунова В. А. и др. Почему железо устраняет токсическое действие S-нитрозотиолов на культуру клеток животных и человека? / Биофизика. 2007. Т. 52. No 5. С. 869 – 875.Serezhenkov V. A., Kalinina E. V., Glazunova V. A., et al. Why does iron eliminate the toxic effect of S-nitrosothiols on animal and human cell culture? / Biofizika. 2007. Vol. 52. No. 5. P. 869 – 875 [in Russian].Кудрин А. В., Громова О. М. Микроэлементы в иммунологии и онкологии. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2007. — 544 с.Kudrin A. V., Gromova O. M. Trace elements in immunology and oncology. — Moscow: GEOTAR-Media, 2007. — 544 p. [in Russian].Ojo O. A., Olayide I. I., Akalabu M. C., et al. Nanoparticles and their Biomedical Applications / Biointerface Res. Appl. Chem. 2021. Vol. 11. No. 1. P. 8431 – 8445. DOI: 10.33263/briac111.84318445Ojo O. A., Olayide I. I., Akalabu M. C., et al. Nanoparticles and their Biomedical Applications / Biointerface Res. Appl. Chem. 2021. Vol. 11. No. 1. P. 8431 – 8445. DOI: 10.33263/briac111.84318445Арсентьева И. П., Зотова Е. С., Фолманис Г. Э. и др. Аттестация наночастиц металлов, используемых в качестве биологически активных препаратов / Нанотехника. 2007. 1 2. С. 72 – 77.Arsenteva I. P., Zotova E. S., Folmanis G. E., et al. Certification of metal nanoparticles used as biologically active drugs / Nanotekhnika. 2007. No. 2. P. 72 – 77 [in Russian].Synthesis, Functionalization and Surface Treatment of Nanoparticles. — Los-Angeles: Am. Sci. Pub., 2002. — 350 p.Synthesis, Functionalization and Surface Treatment of Nanoparticles. — Los-Angeles: Am. Sci. Pub., 2002. — 350 p.Nie S., Xing Y., Kim G., Simons J. Nanotechnology application in Cancer / Annu. Rev. Biomed. Eng. 2007. Vol. 9. P. 257 – 288. DOI: 10.1146/annurev.bioeng.9.060906.152025Nie S., Xing Y., Kim G., Simons J. Nanotechnology application in Cancer / Annu. Rev. Biomed. Eng. 2007. Vol. 9. P. 257 – 288. DOI: 10.1146/annurev.bioeng.9.060906.152025Altammar K. A. A review on nanoparticles: characteristics, synthesis, applications, and challenges / Frontiers Microbiol. 2023. Vol. 14. P. 1155622. DOI: 10.3389/fmicb.2023.1155622Altammar K. A. A review on nanoparticles: characteristics, synthesis, applications, and challenges / Frontiers Microbiol. 2023. Vol. 14. P. 1155622. DOI: 10.3389/fmicb.2023.1155622Wang N., Tian X., Song P., et al. The influence of cuprous oxide nanoparticles on photosynthetic efficiency, antioxidant responses and grain quality throughout the soybean life cycle / Agronomy. 2024. Vol. 14. P. 1821. DOI: 10.3390/agronomy14081821Wang N., Tian X., Song P., et al. The influence of cuprous oxide nanoparticles on photosynthetic efficiency, antioxidant responses and grain quality throughout the soybean life cycle / Agronomy. 2024. Vol. 14. P. 1821. DOI: 10.3390/agronomy14081821Лахтин В. М., Афанасьев С. С., Лахтин М. В. и др. Нанотехнологии и перспективы их использования в медицине и биотехнологии / Вестник РАМН. 2008. 1 4. С. 50 – 55.Lakhtin V. M., Afanasev S. S., Lakhtin M. V., et al. Nanotechnologies and prospects of their use in medicine and biotechnology / Vestn. RAMN. 2008. No. 4. P. 50 – 55 [in Russian].Gopinath K., Sathishkumar G., Xu L. An overview of the copper oxide nanofillers integrated in food packaging systems / Coatings. 2024. Vol. 14. P. 81. DOI: 10.3390/coatings14010081Gopinath K., Sathishkumar G., Xu L. An overview of the copper oxide nanofillers integrated in food packaging systems / Coatings. 2024. Vol. 14. P. 81. DOI: 10.3390/coatings14010081Falke P. B., Shelke P. G., Hatwar P. R., et al. A comprehensive review on nanoparticle: characterization, classification, synthesis method, silver nanoparticles and its applications / GSC Biol. Pharm. Sci. 2024. Vol. 28. No. 1. P. 171 – 184. DOI: 10.30574/gscbps.2024.28.1.0268Falke P. B., Shelke P. G., Hatwar P. R., et al. A comprehensive review on nanoparticle: characterization, classification, synthesis method, silver nanoparticles and its applications / GSC Biol. Pharm. Sci. 2024. Vol. 28. No. 1. P. 171 – 184. DOI: 10.30574/gscbps.2024.28.1.0268Sune P. R., Jumde K. S., Hatwar P. R., et al. Nanoparticles: classification, types and applications: a comprehensive review / GSC Biol. Pharm. Sci. 2024. Vol. 29. No. 3. P. 190 – 197. DOI: 10.30574/gscbps.2024.28.1.0268Sune P. R., Jumde K. S., Hatwar P. R., et al. Nanoparticles: classification, types and applications: a comprehensive review / GSC Biol. Pharm. Sci. 2024. Vol. 29. No. 3. P. 190 – 197. DOI: 10.30574/gscbps.2024.28.1.0268Гольдберг Е. Д., Дыгай А. М., Шахов В. П. Методы культуры тканей в гематологии. — Томск: ТГУ, 1992. — 272 с.Goldberg E. D., Dygai A. M., Shakhov V. P. Methods of tissue culture in hematology. — Tomsk: TGU, 1992. — 272 p. [in Russian].Ярилин А. А. Принципы и пути использования цитокинов в противоопухолевой терапии / Аллергия, астма и клиническая иммунология. 1999. 1 10. С. 3 – 16.Yarilin A. A. Principles and ways of using cytokines in antitumor therapy / Allergiya Astma Klin. Immunol. 1999. No. 10. P. 3 – 16 [in Russian].Rosenberg S., Lotze M., Muul L., et al. Observations on the systemic administration of autologous lymphokine-activated killer cells and recombinant IL-2 to patients with metastatic cancer / New Engl. J. Med. 1985. No. 313. P. 1485 – 1492. DOI: 10.1056/nejm198512053132327Rosenberg S., Lotze M., Muul L., et al. Observations on the systemic administration of autologous lymphokine-activated killer cells and recombinant IL-2 to patients with metastatic cancer / New Engl. J. Med. 1985. No. 313. P. 1485 – 1492. DOI: 10.1056/nejm198512053132327Бережная Н. М., Чехун В. Ф. Иммунология злокачественного роста. — Киев: Наукова думка, 2005. — 790 с.Berezhnaya N. M., Chekhun V. F. Immunology of malignant growth. — Kiev: Naukova dumka, 2005. — 790 p. [in Russian].Rehr J. J., Kas J. J., Vila F. D., et al. Parameter-free calculations of X-ray spectra with FEFF9 / Phys. Chem. Chem. Phys. 2010. Vol. 12. P. 5503 – 5513. DOI: 10.1039/b926434eRehr J. J., Kas J. J., Vila F. D., et al. Parameter-free calculations of X-ray spectra with FEFF9 / Phys. Chem. Chem. Phys. 2010. Vol. 12. P. 5503 – 5513. DOI: 10.1039/b926434eМартынов Л. Ю., Ситникова Т. В., Лазов М. А. и др. Использование активированного медного микроэлектрода для вольтамперометрического определения спиртов / Тонкие химические технологии. 2018. Т. 13. 1 1. С. 22 – 32. DOI: 10.32362/2410-6593-2018-13-1-22-32Martynov L. Yu., Sitnikova T. V., Lazov M. A., et al. Using an activated copper microelectrode for voltammetric determination of alcohols / Tonkie Khim. Tekhnol. 2018. Vol. 13. No. 1. P. 22 – 32 [in Russian]. DOI: 10.32362/2410-6593-2018-13-1-22-32

The authors declare that there are no conflicts of interest present.