Нанофайберы из мультиферроиков для биомедицинских применений на основе биосовместимых NaKNbО₃

Назначение

• Расширение функциональных свойств биосовместимых NaKNbO₃ файберов для биоэлектроники;
• Синтез и исследование свойств суперпарамагнитных Gd₂O₃ нанофайберов для томографии и нейтронной терапии;
• Расширение функциональных свойств Nb₂O₅ нанофайберов, как компонентов энергонезависимой памяти и Y₃Fe₅O₁₂ для микроволновой терапии.

Новизна

NaKNb обладает уникальной комбинацией функциональных свойств: ферроэлектрическими, пьезоэлектрическими, высокой диэлектрической проницаемостью, малыми потерями в микроволновом диапазоне и прошёл всесторонние клинические испытания и разрешен FDA в качестве биосовместимого материала для имплантатов [1]. Заявляемые материалы не имеют прямых аналогов в мировой практике.

Достигнутые результаты

На основе высококристаллических NKN пленок созданы: микроволновые варракторы, биосовместимые микроэлектронные компоненты, управляемые электрическим полем аккустоэлектронные линии задержки, электрооптические элементы для интегральной оптики. Результаты описаны и подтверждены в статьях [2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9].

Высококристаллические NKN пленки
в качестве микроволновых варракторов

Впервые были изготовлены монокристаллические нанофайберы из NaKNbO₃, которые обладают высокими пьезоэлектрическим свойствами, а значит могут быть использованы в качестве биосовместимых имплантируемых каркасов, стимулирующих рост новой костной и мягкой тканей. По заказу компании St. Jude Medical был изготовлен датчик кровяного давления на концах 2х катетеров, погружаемых в оба желудочка сердечной мышцы. Результаты описаны и подтверждены в статьях [10, 11].

Изготовлены суперпарамагнитные Gd₂O₃ нанофайберы для томографии и нейтронной терапии, Nb₂O₅ нанофайберы как компоненты энергонезависимой памяти и Y₃Fe₅O₁₂ нанофайберы для микроволновой терапии Результаты описаны и подтверждены в статьях [12, 13].

Файберы Y₃Fe₅O₁₂
для микроволновой терапии

Получены патенты на биосовместимые/биоразлагаемые чернила для изготовления невидимых подкожных RFID меток:

• A.M. Grishin, R.M. Mays, U.S. patent 7,180,304 (Feb. 20, 2007);
• A.M. Grishin, R.M. Mays, U.S. patent 7,205,774 (Apr. 17, 2007);
• A.M. Grishin, R.M. Mays, U.S. patent 7,221,168 (May 22, 2007).

Статьи

[1] K. Nilsson, J. Lidman, K. Ljungstrom, C. Kjellman, U.S. patent 6,526,984 (4 March 2003);
[2] C.-R. Cho, J.-H. Koh, A. Grishin*, S. Abadei, S. Gevorgian, Appl. Phys. Lett. 76, 1761 (2000);
[3] J.-Y. Kim, A. M. Grishin*, Appl. Phys. Lett. 88, 192905 (2006);
[4] C.-R. Cho, A.M. Grishin*, Appl. Phys. Lett. 75, 268 (1999);
[5] C.-R. Cho, A.M. Grishin*, J. Appl. Phys. 87, 4439 (2000);
[6] C.-R. Cho, I. Katardjiev, M. Grishin, A. Grishin*, Appl. Phys. Lett. 80, 3171 (2002);
[7] M. Blomqvist, J.-H. Koh, S. Khartsev, A. Grishin*, J. Andre´asson, Appl. Phys. Lett. 81, 337 (2002);
[8] M. Blomqvist, S. Khartsev, A. Grishin*, A. Petraru, C. Buchal, Appl. Phys. Lett. 82, 439 (2003);
[9] S.I. Khartsev, M.A.Grishin, A.M. Grishin*, Appl. Phys. Lett. 86, 062901 (2005);
[10] A. Jalalian, A.M. Grishin*, Appl. Phys. Lett. 100, 012904 (2012);
[11] A. Jalalian, A.M. Grishin*, Appl. Phys. Lett. 104, 243701 (2014);
[12] A. M. Grishin*, A. A. Velichko*, A. Jalalian, Appl. Phys. Lett. 103, 053111 (2013);
[13] A. Jalalian, M.S. Kavrik, S.I. Khartsev, A.M. Grishin*, Appl. Phys. Lett. 99, 10251 (2011).

* - члены команды разработчиков ПетрГУ