Научная статья на тему 'ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИЕ КАРКАСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ИЗ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК'

ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИЕ КАРКАСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ИЗ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
126
39
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
УГЛЕРОДНЫЕ НАНОТРУБКИ / ЛАЗЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ / ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ / НАНОЭЛЕКТРОНИКА / БИОЭЛЕКТРОНИКА

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Куксин Артем Викторович, Глухова Ольга Евгеньевна, Герасименко Александр Юрьевич

Для создания биоинтерфейсов наиболее перспективными являются электропроводящие материалы на основе углерода и его модификаций. Такие материалы можно использовать для направленной стимуляции клеток и тканей с высоким пространственным разрешением. В работе для создания электропроводящих материалов предложено применение углеродных нанотрубок ввиду их уникальных электрических, механических и оптических характеристик. Показано, что под воздействием лазерного излучения можно достичь эффекта сваривания с образованием разветвленных сетей на кремниевой подложке и в объеме биополимерной матрицы. В результате экспериментальных исследований установлена плотность энергии излучения, равная 0,061 Дж/см2, при которой появляется эффект связывания одностенных нанотрубок между собой. Определен механизм формирования пористых материалов на основе биополимеров альбумина, коллагена и хитозана, содержащих в своем составе одностенные углеродные нанотрубки. Изготовлены материалы из одностенных углеродных нанотрубок и биополимеров с контролируемым размером пор. Объем пор составил более 60 % от объема нанокомпозита. Созданные материалы могут иметь различную форму для производства независимых имплантируемых структур или покрытий для имплантируемых устройств.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Куксин Артем Викторович, Глухова Ольга Евгеньевна, Герасименко Александр Юрьевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ELECTRICALLY CONDUCTIVE CARBON NANOTUBE FRAMEWORK MATERIALS

Most promising materials for creating biointerfaces are electrically conductive materials based on carbon and its modifications. Such materials can be used for targeted stimulation of cells and tissues with high spatial resolution. In this work, carbon nanotubes are considered to be used for electrically conductive materials creation because of their outstanding electrical, mechanical and optical properties. It was shown that under the influence of laser radiation, it is possible to achieve the effect of welding with the formation of branched networks on a silicon substrate and within the biopolymer matrix. As a result of experimental studies, the radiation energy density was established at which the effect of single-walled carbon nanotubes bonding to each other appears - 0.061 J/cm2. The mechanism of porous materials based on biopolymers albumin, collagen and chitosan formation containing single-walled carbon nanotubes has been determined. Materials were made from single-walled carbon nanotubes and biopolymers with controlled pore size. The pore volume was more than 60 % of the nanocomposite volume.

Текст научной работы на тему «ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИЕ КАРКАСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ИЗ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК»

Научная статья

УДК 544.225.22:620.3

ао1:10.24151/1561-5405-2022-27-1-19-27

Электропроводящие каркасные материалы из углеродных нанотрубок

1 2 3 12

А. В. Куксин , О. Е. Глухова ' , А. Ю. Герасименко '

1 Национальный исследовательский университет «МИЭТ»,

г. Москва, Россия

2

Первый Московский государственный медицинский университет имени И. М. Сеченова Минздрава России, г. Москва, Россия 3Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, г. Саратов, Россия

nix007@mail. т

Аннотация. Для создания биоинтерфейсов наиболее перспективными являются электропроводящие материалы на основе углерода и его модификаций. Такие материалы можно использовать для направленной стимуляции клеток и тканей с высоким пространственным разрешением. В работе для создания электропроводящих материалов предложено применение углеродных нанотрубок ввиду их уникальных электрических, механических и оптических характеристик. Показано, что под воздействием лазерного излучения можно достичь эффекта сваривания с образованием разветвленных сетей на кремниевой подложке и в объеме биополимерной матрицы. В результате экспериментальных исследований установлена плотность энергии излучения, равная 0,061 Дж/см2, при которой появляется эффект связывания одностенных нанотрубок между собой. Определен механизм формирования пористых материалов на основе биополимеров альбумина, коллагена и хитозана, содержащих в своем составе одностенные углеродные нанотрубки. Изготовлены материалы из одностенных углеродных нанотрубок и биополимеров с контролируемым размером пор. Объем пор составил более 60 % от объема нанокомпозита. Созданные материалы могут иметь различную форму для производства независимых имплантируемых структур или покрытий для имплантируемых устройств.

Ключевые слова: углеродные нанотрубки, лазерное излучение, электрическая проводимость, наноэлектроника, биоэлектроника

Финансирование работы: работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (грант 21-19-00226).

Для цитирования: Куксин А. В., Глухова О. Е., Герасименко А. Ю. Электропроводящие каркасные материалы из углеродных нанотрубок // Изв. вузов. Электроника. 2022. Т. 27. № 1. С. 19-27. doi: https://doi.org/10.24151/1561-5405-2022-27-1-19-27

© А. В. Куксин, О. Е. Глухова, А. Ю. Герасименко, 2022

Original article

Electrically conductive carbon nanotube framework materials

* 1 2 3 * 12

A. V. Kuksin , O. E. Glukhova ' , A. Yu. Gerasimenko '

1National Research University of Electronic Technology, Moscow,

Russia

2

I. M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation, Moscow, Russia Saratov State University, Saratov, Russia

nix007@mail.ru

Abstract. Most promising materials for creating biointerfaces are electrically conductive materials based on carbon and its modifications. Such materials can be used for targeted stimulation of cells and tissues with high spatial resolution. In this work, carbon nanotubes are considered to be used for electrically conductive materials creation because of their outstanding electrical, mechanical and optical properties. It was shown that under the influence of laser radiation, it is possible to achieve the effect of welding with the formation of branched networks on a silicon substrate and within the biopolymer matrix. As a result of experimental studies, the radiation energy density was established at which the effect of single-walled carbon nanotubes bonding to each other appears -0.061 J/cm2. The mechanism of porous materials based on biopolymers albumin, collagen and chitosan formation containing single-walled carbon nano-tubes has been determined. Materials were made from single-walled carbon nanotubes and biopolymers with controlled pore size. The pore volume was more than 60 % of the nanocomposite volume.

Keywords: carbon nanotubes, laser radiation, electrical conductivity, nanoelectronics, bioelectronics

Funding: the work has been supported by the Russian Science Foundation (grant 21-19-00226).

For citation: Kuksin A. V., Glukhova O. E., Gerasimenko A. Yu. Electrically conductive carbon nanotube framework materials. Proc. Univ. Electronics, 2022, vol. 27, no. 1, pp. 19-27. doi: https://doi.org/10.24151/1561-5405-2022-27-1-19-27

Введение. В настоящее время лазерное излучение широко используется для модификации наноматериалов из металлов, диэлектриков и полупроводников. Одно из применений лазерного излучения - улучшение характеристик материалов для биоэлектроники, а именно электропроводящих материалов для биоинтерфейсов. Такие материалы можно использовать для направленной стимуляции клеток и тканей с высоким пространственным разрешением. Одним из перспективных материалов являются углеродные нанотрубки [1]. Они долговечны [2] и характеризуются высокой биосовместимостью [3]. Известно, что лазерное излучение в импульсном и непрерывном режимах может связывать углеродные наночастицы (углеродные нанотрубки, графен) между собой [4]. Этот эффект достигается за счет двух основных механизмов: сублимации наиболее дефектных нанотрубок или листов графена под действием лазерного излучения и

последующей конденсации продуктов сублимации на нанотрубках и переходах графе-на, а также образования ковалентных связей в дефектных областях наночастиц при лазерном нагреве. Дефектные участки наночастиц имеют наименьшую теплопроводность и наиболее химически активны. Это приводит к появлению химических связей на дефектных участках [5, 6]. Известно, что углеродные наночастицы характеризуются полупроводниковыми и электропроводящими свойствами. Когда нанотрубки и графен связаны друг с другом, появляются электропроводящие узлы (узлы перколяции). Для изготовления электропроводящих соединений для наноэлектроники или функциональных трехмерных материалов в биоэлектронике необходимо создать комплекс узлов перколяции на заданной площади или в заданном объеме [7, 8].

Биополимеры используются для повышения биосовместимости интерфейсных материалов [9]. Альбумин под действием лазера образует богатую питательными веществами матрицу для роста клеток, коллаген повышает гибкость биоинтерфейса, хитозан имеет антибактериальные свойства [10, 11]. Сети из нанотрубок в матрице, сформированные под действием лазера, увеличивают электропроводность материала.

В настоящей работе рассматривается технология создания электропроводящих биополимерных нанокомпозитов на основе сетей из одностенных углеродных нанотрубок (ОУНТ) в матрице биополимеров: альбумина, коллагена и хитозана. Материалы на основе сетей из ОУНТ характеризуются высокой прочностью и электропроводностью, что актуально при создании биоэлектронных устройств, например электропроводящих структур и покрытий для сердечно-сосудистых или нервных устройств и биоинтерфейсов.

Материалы и методы исследования. На этапе подготовки образцов однородную дисперсию ОУНТ получали в растворителе (диметилформамид 90 % и метил-этилкитон 10 %). Использовали ОУНТ OCSiAl ТиЬа11 диаметром 1,2-2 нм, длиной не более 5 мкм и удельной поверхностью >300 м /г. Полученную дисперсию наносили на полированную кремниевую пластину, расположенную на нагревательном столике, для испарения растворителя. Дисперсию наносили послойно с использованием установки для напыления, закрепленной на системе позиционирования. Количество слоев задавали числом проходов напыляющей головки установки над подложкой. С помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) установлено, что толщина одного слоя составляет (3±1) нм. После этого неупорядоченную систему ОУНТ, состоящую из 500 слоев, обрабатывали лазерным воздействием в режиме сканирования. Лазерная установка включает в себя систему облучения в виде импульсного Yb-лазера с длиной волны 1064 нм и частотой импульсов 30 кГц. Длительность импульса составляет 100 нс, плотность энергии находится в диапазоне 0,002-0,061 Дж/см2, диаметр пучка равен 35 мкм. Позиционирование лазерного луча осуществляли сканером с двумя зеркалами и фокусирующей линзой. Образец равномерно покрывали лазерными импульсами с одинаковой плотностью энергии. Лазерное сканирование осуществляли с помощью компьютерной программы по заданной траектории. Воздействие лазером проводили в среде инертного газа (Аг).

Нанокомпозиты с биополимерами создавали воздействием УЪ-лазера на однородную дисперсию из альбумина, коллагена, хитозана и ОУНТ. Дисперсии готовили из дистиллированной воды и ОУНТ с концентрацией 0,01 %. Компоненты перемешивали на магнитной мешалке в течение 30 мин, затем агломераты нанотрубок разделяли с помощью ультразвукового гомогенизатора и ультразвуковой ванны. К полученной дисперсии добавляли биополимеры, обработку проводили на магнитной мешалке в течение 1 ч и в ультразвуковой ванне в течение 1 ч. Концентрации биополимеров составляли: 25 % альбумина, 1 % коллагена и 2 % хитозана. Нанесение дисперсии на кремниевую

подложку проводили послойно аналогично нанесению ОУНТ. Поскольку толщина слоев на основе биополимеров значительно превышала толщину слоев только из ОУНТ, после нанесения дисперсии в жидком состоянии каждый слой подвергали лазерному воздействию с плотностью энергии 0,51-0,61 Дж/см2 для трансформации в твердое состояние. Толщина каждого слоя на основе биополимеров и ОУНТ равна (30±5) мкм. Для формирования объемного нанокомпозита наносили не менее 10 слоев. Воздействие лазером проводили в среде инертного газа (Ar). Пористость нанокомпозитов с биополимерами определяли методом томографии на томографе Bruker Skyscan 1174.

Все полученные образцы детально исследованы с применением сканирующего электронного микроскопа FEI Helios NanoLab 650 при ускоряющем напряжении электронной колонны 2 кВ и токе электронного зонда 21 пА.

Удельную электропроводность сетей из ОУНТ и биополимеров определяли четы-рехзондовым методом. Четыре зонда станции Cascade Microtech PM5 располагались по краям образца. Контакты зондовой станции подключали к мультиметру Keysight Technologies 34401A. Изначально измеряли сопротивление образцов (не менее 5 раз), затем рассчитывали среднее значение удельной электропроводности.

Результаты и их обсуждение. В результате лазерного воздействия сформирована сеть из ОУНТ. Экспериментальные исследования позволили определить плотность энергии, равную 0,061 Дж/см , которая приводит к образованию сетей. На рис. 1 показана оптическая схема лазерной установки для воздействия на ОУНТ и создания нанокомпозитов. Изображения исходных ОУНТ, нанесенных на подложку, и сетей связанных ОУНТ представлены на снимках, полученных методом СЭМ (рис. 2). На рис. 2, г, д стрелками показаны места соединения нанотрубок.

Известно, что высокие температуры способствуют разрушению ОУНТ и C-C-связей, но также приводят к последующему образованию новых связей. При высокоинтенсивном воздействии Yb-лазером с длиной волны 1064 нм на ОУНТ происходит их нагрев в диапазоне температур 1400-1800 °С [12]. Это облегчает формирование сетей из ОУНТ. Помимо эффекта наносварки на контактных поверхностях нагретых ОУНТ образуются

новые химические связи. Образованная при плотности лазерной энергии 0,061 Дж/см сеть из ОУНТ имеет высокую электропроводность, равную 1,1 • 105 См/м. При превышении порогового значения плотности энергии 0,061 Дж/см избыточная лазерная энергия приводит к разрушению C-C-связей в остове ОУНТ и в области их контактов с образованием аморфного углерода на поверхности ОУНТ. Соответственно, происходит разрушение сетей из ОУНТ и, как следствие, снижение электропроводности. В таблице представлены данные по электропроводности полученных сетей из ОУНТ, сформированных при различных режимах лазерного воздействия. Помимо обеспечения электропроводности сети из ОУНТ в матрице биополимера повышают механические характеристики материала [7].

Рис. 1. Оптическая схема лазерной установки для воздействия на ОУНТ и создания

нанокомпозитов Fig. 1. Optical scheme of a laser setup for influencing SWCNT and creating nanocomposites

100 нм

Рис. 2. СЭМ-изображения: а - ОУНТ до воздействия лазером; б, в - сети ОУНТ; г, д - места

сваривания ОУНТ между собой Fig. 2. SEM images: a - SWCNT before laser exposure; b, c - SWCNT networks; d, e - places where SWCNT are welded together

Значения параметров сетей из ОУНТ, образованных лазерным воздействием

с плотностью энергии E/S Parameter values of SWCNT networks formed by laser action with energy density E/S

Плотность энергии, Дж/см2 Число проходов Удельная электропроводность, См/м

0,002 10 3,8-104

0,028 1 6,5-104

0,044 1 8,7-104

0,061 1 1,1-105

Примечание: удельная электропроводность исходных ОУНТ равна 2,3-103 См/м.

Физический механизм образования связей между ОУНТ можно объяснить следующим образом. Во время процесса облучения энергия поглощается электронами, а затем преобразуется в энергию атомов ОУНТ. Столкновение фононов с атомами углерода приводит к образованию дефектов, таких как вакансии и междоузлия, в стенках УНТ. Баллистическое столкновение электронов с ядрами углерода также способствует образованию дефектов. Благодаря умеренной температуре подвижность таких дефектов вызывает разрыв С-С-связей в ОУНТ. Новые химические связи образуются на контактных поверхностях сваренных ОУНТ, что приводит к реконструкции их поверхности.

Линейно-оптические исследования материалов с ОУНТ показывают, что в жидкой дисперсной среде при воздействии импульсного лазерного излучения (с большой энергией импульса) происходят процессы нелинейного поглощения и нелинейного рассеяния излучения. В этом случае энергия лазерного импульса поглощается ОУНТ и преобразуется в тепло. Кроме того, из-за нагрева вокруг ОУНТ появляются пузырьки газа, которые рассеивают оставшуюся часть импульса и последующие лазерные импульсы. Нелинейные процессы при диспергировании ОУНТ запускаются, если лазерный импульс имеет достаточную пороговую плотность энергии. Созданы биополимерные на-нокомпозиты из дисперсии на основе альбумина, коллагена хитозана и ОУНТ. При этом установлена пороговая плотность энергии, при которой происходит формирование нанокомпозитов с заданной структурой (пористостью).

Путем определения пороговой плотности энергии излучения можно контролировать размер пор в твердом композите. При воздействии излучения с пороговой плотностью энергии 0,51 Дж/см2 появились единичные поры (рис. 3, а). В случае превышения указанной плотности энергии на 0,05 Дж/см2 (0,56 Дж/см2) наблюдается увеличение количества и размера пор (рис. 3, б). При достижении плотности энергии 0,61 Дж/см2 пористость биополимерных нанокомпозитов составила более 60 % (рис.3, в). В этом

ЖЫ I-

100 мкм

Рис. 3. СЭМ-изображения структур нанокомпозитов, сформированных лазерным воздействием с различной плотностью энергии: 0,51 Дж/см2 (а);

0,56 Дж/см2 (б); 0,61 Дж/см2 (в) Fig. 3. SEM images of nanocomposite structures formed by laser irradiation with different energy densities: 0.51 J/cm2 (a); 0.56 J/cm2 (b); 0.61 J/cm2 (c)

случае биополимерные нанокомпозиты из альбумина, коллагена и хитозана с ОУНТ имеют четко видимую пористость, размеры пор составляют 1-5 мкм и 100-200 мкм. Большие поры должны способствовать адгезии и пролиферации клеток, малые поры необходимы для процессов васкуляризации и иннервации. Созданные нанокомпозиты могут быть использованы в качестве электропроводящих интерфейсов для восстановления нервных и мышечных тканей организма. Установлено, что в структуре наноком-позита также присутствуют поры субмикронного размера. Исследования влияния геометрических характеристик ОУНТ на размер субмикронных пор в нанокомпозитах представлены в работе [13].

На рис. 4 стрелками показаны области соединений ОУНТ в сети, сформированные под воздействием лазерного излучения. Видно, что размер элементов сети превышает диаметр одиночных ОУНТ. Увеличение диаметра ОУНТ может быть связано с их покрытием биополимерами. Под действием лазерного излучения удлиненные молекулы биополимера разворачиваются и прикрепляются к ОУНТ за счет боковых аминогрупп [7]. Когда молекулы воды удаляются, биополимеры полностью покрывают стенки ОУНТ.

Рис. 4. Сети из ОУНТ на основе нанокомпозитного слоя с биополимерами Fig. 4. SWCNT networks based on a nanocomposite layer with biopolymers

Заключение. В результате экспериментальных исследований материалов на основе проводящих сетей из ОУНТ определена плотность энергии излучения (0,061 Дж/см2), при которой проявляется эффект связывания ОУНТ, и установлен механизм формирования пористых материалов в составе ОУНТ. Полученные с помощью лазерного излучения материалы из ОУНТ и биополимеров с контролируемым размером пор, которые занимают более 60 % от объема нанокомпозита, можно изготавливать в различных формах.

Созданные материалы могут применяться для производства независимых имплантируемых структур или покрытий для сердечно-сосудистых или нервных устройств и биоинтерфейсов.

Литература

1. Rastogi S. K., Kalmykov A., Johnson N., Cohen-Karni T. Bioelectronics with nanocarbons // J. Mater. Chem. B. 2018. Vol. 6. Iss. 44. P. 7159-7178. doi: https://doi.org/10.1039/C8TB01600C

2. Strength of carbon nanotubes depends on their chemical structures / A. Takakura, K. Beppu, T. Nishihara et al. // Nat. Commun. 2019. Vol. 10. Art. No. 3040. doi: https://doi.org/10.1038/s41467-019-10959-7

3. Advances in carbon nanotubes - hydrogel hybrids in nanomedicine for therapeutics / A. Vashist, A. Kaushik, At. Vashist et al. // Adv. Healthcare Mater. 2018. Vol. 7. Art. ID: 1701213. doi: https://doi.org/ 10.1002/adhm.201701213

4. Liu Y.-T., Yao T.-T., Zhang W.-S., Wu G.-P. Laser welding of carbon nanotube networks on carbon fibers from ultrasonic-directed assembly // Mater. Lett. 2019. Vol. 236. P. 244-247. doi: https://doi.org/ 10.1016/j.matlet.2018.09.161

5. Hydrogen storage in heat welded random CNT network structures / Z. Ozturk, C. Baykasoglu, A. T. Celebi et al. // Int. J. Hydrog. Energy. 2015. Vol. 40. Iss. 1. P. 403-411. doi: https://doi.org/ 10.1016/j.ijhydene.2014.10.148

6. Vibration promotes heat welding of single-walled carbon nanotubes / N. M. Piper, Y. Fu, J. Tao et al. // Chem. Phys. Lett. 2011. Vol. 502. Iss. 4-6. P. 231-234. doi: https://doi.org/10.1016/j.cplett.2010.12.068

7. Laser fabrication of composite layers from biopolymers with branched 3D networks of single-walled carbon nanotubes for cardiovascular implants / A. Yu. Gerasimenko, U. E. Kurilova, M. S. Savelyev et al. // Compos. Struct. 2021. Vol. 260. Art. ID: 113517. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.113517

8. Biocompatible SWCNT conductive composites for biomedical applications / A. Markov, R. Wordenweber, L. P. Ichkitidze et al. // Nanomat. 2020. Vol. 10. Iss. 12. Art. ID: 2492. doi: https://doi.org/ 10.3390/nano10122492

9. Song J., Winkeljann B., Lieleg O. Biopolymer-based coatings: promising strategies to improve the bio-compatibility and functionality of materials used in biomedical engineering // Adv. Mater. Interfaces. 2020. Vol. 7. Art. ID: 2000850. doi: https://doi.org/10.1002/admi.202000850

10. Electrospun collagen - chitosan - TPU nanofibrous scaffolds for tissue engineered tubular grafts / C. Huang, R Chen, Q. Ke et al. // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2011. Vol. 82. Iss. 2. P. 307-315. doi: https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2010.09.002

11. Badawy M. E. I., Rabea E. I. A biopolymer chitosan and its derivatives as promising antimicrobial agents against plant pathogens and their applications in crop protection // Int. J. Carbohydr. Chem. 2011. Vol. 2011. Art. ID: 460381. doi: https://doi.org/10.1155/2011/460381

12. Yuan Y., Chen J. Nano-welding of multi-walled carbon nanotubes on silicon and silica surface by laser irradiation // Nanomaterials. 2016. Vol. 6 (3). Art. No. 36. doi: https://doi.org/10.3390/nano6030036

13. Laser technology for the formation of bioelectronic nanocomposites based on single-walled carbon nanotubes and proteins with different structures, electrical conductivity and biocompatibility / A. Yu. Gerasimenko, U. E. Kurilova, I. A. Suetina et al. // Appl. Sci. 2021. Vol. 11 (17). Art. ID: 8036. doi: https://doi.org/10.3390/app11178036

Статья поступила в редакцию 27.07.2021 г.; одобрена после рецензирования 27.07.2021 г.;

принята к публикации 21.12.2021 г.

Информация об авторах

Куксин Артем Викторович - аспирант Института биомедицинских систем Национального исследовательского университета «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1), nix007@mail.ru

Глухова Ольга Евгеньевна - доктор физико-математических наук, профессор, заведующая кафедрой радиотехники и электродинамики, главный научный сотрудник отдела математического моделирования Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского (Россия, 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83), ведущий научный сотрудник лаборатории биомедицинских нанотехнологий Первого Московского государственного медицинского университета имени И. М. Сеченова Минздрава России (Россия, 119991, г. Москва, ул. Трубецкая, 8/2), glukhovaoe@info.sgu.ru

Герасименко Александр Юрьевич - кандидат физико-математических наук, доцент, старший научный сотрудник Института биомедицинских систем Национального исследовательского университета «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1), заведующий лабораторией биомедицинских нанотехнологий Первого Московского государственного медицинского университета имени И. М. Сеченова Минздрава России (Россия, 119991, г. Москва, ул. Трубецкая, 8/2), gerasimenko@bms.zone

References

1. Rastogi S. K., Kalmykov A., Johnson N., Cohen-Karni T. Bioelectronics with nanocarbons. J. Mater. Chem. B, 2018, vol. 6, iss. 44, pp. 7159-7178. doi: https://doi.org/10.1039/C8TB01600C

2. Takakura A., Beppu K., Nishihara T., Fukui A., Kozeki T., Namazu T., Itami K. Strength of carbon nanotubes depends on their chemical structures. Nat. Commun., 2019, vol. 10, art. no. 3040. doi: https://doi.org/ 10.1038/s41467-019-10959-7

3. Vashist A., Kaushik A., Vashist At., Sagar V., Ghosal A., Gupta Y. K., Nair M. Advances in carbon nanotubes - hydrogel hybrids in nanomedicine for therapeutics. Adv. Healthcare Mater., 2018, vol. 7, art. ID: 1701213. doi: https://doi.org/10.1002/adhm.201701213

4. Liu Y.-T., Yao T.-T., Zhang W.-S., Wu G.-P. Laser welding of carbon nanotube networks on carbon fibers from ultrasonic-directed assembly. Mater. Lett., 2019, vol. 236, pp. 244-247. doi: https://doi.org/10.1016/ j.matlet.2018.09.161

5. Ozturk Z., Baykasoglu C., Celebi A. T., Kirca M., Mugan A., To A. C. Hydrogen storage in heat welded random CNT network structures. Int. J. Hydrog. Energy, 2015, vol. 40, iss. 1, pp. 403-411. doi: https://doi.org/ 10.1016/j.ijhydene.2014.10.148

6. Piper N. M., Fu Y., Tao J., Yang X., To A. C. Vibration promotes heat welding of single-walled carbon nanotubes. Chem. Phys. Lett., 2011, vol. 502, iss. 4-6, pp. 231-234. doi: https://doi.org/10.1016/ j.cplett.2010.12.068

7. Gerasimenko A. Yu., Kurilova U. E., Savelyev M. S., Murashko D. T., Glukhova O. E. Laser fabrication of composite layers from biopolymers with branched 3D networks of single-walled carbon nanotubes for cardiovascular implants. Compos. Struct., 2021, vol. 260, art. ID: 113517. doi: https://doi.org/10.1016/ j .compstruct.2020.113517

8. Markov A., Wordenweber R., Ichkitidze L. P., Gerasimenko A. Yu., Kurilova U. E., Suetina I. A., Mezentseva M. V., Offenhausser A., Telyshev D. V. Biocompatible SWCNT conductive composites for biomedical applications. Nanomat., 2020, vol. 10, iss. 12, art. ID: 2492. doi: https://doi.org/10.3390/nano10122492

9. Song J., Winkeljann B., Lieleg O. Biopolymer-based coatings: promising strategies to improve the bio-compatibility and functionality of materials used in biomedical engineering. Adv. Mater. Interfaces, 2020, vol. 7, art. ID: 2000850. doi: https://doi.org/10.1002/admi.202000850

10. Huang C., Chen R., Ke Q., Morsi Y., Zhang K., Mo X. Electrospun collagen-chitosan-TPU nanofibrous scaffolds for tissue engineered tubular grafts. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2011, vol. 82, iss. 2, pp. 307-315. doi: https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2010.09.002

11. Badawy M. E. I., Rabea E. I. A biopolymer chitosan and its derivatives as promising antimicrobial agents against plant pathogens and their applications in crop protection. Int. J. Carbohydr. Chem., 2011, vol. 2011, art. ID: 460381. doi: https://doi.org/10.1155/2011/460381

12. Yuan Y., Chen J. Nano-welding of multi-walled carbon nanotubes on silicon and silica surface by laser irradiation. Nanomaterials, 2016, vol. 6 (3), art. no. 36. doi: https://doi.org/10.3390/nano6030036

13. Gerasimenko A. Yu., Kurilova U. E., Suetina I. A., Mezentseva M. V., Zubko A. V., Sekacheva M. I., Glukhova O. E. Laser technology for the formation of bioelectronic nanocomposites based on single-walled carbon nanotubes and proteins with different structures, electrical conductivity and biocompatibility. Appl. Sci., 2021, vol. 11 (17), art. ID: 8036. doi: https://doi.org/10.3390/app11178036

The article was submitted 27.07.2021; approved after reviewing 27.07.2021;

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

accepted for publication 21.12.2021.

Information about the authors

Artem V. Kuksin - PhD student of the Institute of Biomedical Systems, National Research University of Electronic Technology (Russia, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokin sq., 1), nix007@mail.ru

Olga E. Glukhova - Dr. Sci. (Phys.-Math.), Prof., Head of the Radio Engineering and Electrodynamics Department, Chief Researcher of the of Mathematical Modeling Department, Saratov State University (Russia, 410012, Saratov, Astrakhanskaya st., 83), Leading Researcher of the Laboratory of Biomedical Nanotechnologies, I. M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation (Russia, 119991, Moscow, Trubetskaya st., 8/2), glukhovaoe@info.sgu.ru

Alexander Yu. Gerasimenko - Cand. Sci. (Phys.-Math.), Assoc. Prof., Senior Researcher of the Institute of Biomedical Systems, National Research University of Electronic Technology (Russia, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokin sq., 1), Head of the Laboratory of Biomedical Nanotechnologies, I. M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation (Russia, 119991, Moscow, Trubetskaya st., 8/2), gerasimenko@bms.zone

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.