CC BY
76
УДК 004.65
А. Н. Печенкина*, Н. В. Меньшутина
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д.20, корп. 1 * e-mail: alenapechenkina@inbox ru
РАЗРАБОТКА БАЗ ДАННЫХ «ПРИМЕНЕНИЕ НЕОРГАНИЧЕСКИХ АЭРОГЕЛЕЙ РАЗЛИЧНОГО СОСТАВА НА ПРИМЕРЕ АЭРОГЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ГРАФЕНА И ДИОКСИДА КРЕМНИЯ»
Разработана база данных «Неорганические аэрогели». Проведена оценка эффективности использования аэрогелей в различных областях промышленности, в частности фармакологии и нефтяной промышленности. Приведены достоинства и недостатки применения аэрогелей на основе диоксида кремния и графена.
Ключевые слова: аэрогель, фармакология, лекарственные формы, нефтяная промышленность, база данных.
На современном этапе развития науки вопрос получения качественно более эффективных лекарственных средств становится все актуальнее. Одним из направлений исследований в данной области является создание новых лекарственных форм, представляющих собой матрицу-носитель с инкапсулированным в нее активным веществом.
Аэрогель впервые был синтезирован американским химиком С. Кистлером в 1930-х гг., однако лишь в последние несколько десятилетий это направление химической технологии получило должное развитие.
Аэрогель - макроскопический кластер, состоящий из микро- и наночастиц, обычно сферической формы, соединенных химическими связями; гель, в котором жидкая фаза заменена газообразной. В настоящее время получены неорганические аэрогели на основе диоксида кремния, углерода, оксидов различных металлов (алюминия, цинка, титана, ванадия, германия) [1].
Изучение свойств различных аэрогелей показало, что в зависимости от способа получения и исходных материалов свойства аэрогеля сильно меняются, вследствие чего изменяется и область его применения.
При изучении аэрогелей, созданных на основе SiO2 , было установлено, что они обладают высокой биосовместимостью. К тому же, их адсорбционную способность и высвободительные свойства можно регулировать, изменяя условия получения. Таким образом, данные аэрогели могут успешно применяться в фармакологической промышленности в качестве носителей и средств доставки активных лекарственных веществ в организм человека, обеспечивая быстрое или пролонгированное высвобождение активного вещества.
Действительно, изучение мягких и твердых лекарственных форм, содержащих аэрогели на основе диоксида кремния, показало, что высвобождение лекарственного вещества из пор
аэрогеля происходит существенно более быстро, так как оно присутствует в аэрогеле в некристаллическом состоянии, что способствует его лучшей растворимости. Более того, использование аэрогеля в качестве средства доставки помогает избежать потери лекарственного вещества по пути к месту заражения и обеспечить прием меньшей дозы лекарства.
Нефтяная промышленность является одной из областей, наносящих существенный урон окружающей среде. Одной из катастроф нефтяной промышленности являются разливы нефти. Только за 2010 - 2011 гг. произошло 15 случаев. Общее количество разлитого вещества составило более 820 тысяч тонн, что причинило непоправимый вред экологии морей и океанов. С этой проблемой успешно справляются аэрогели на основе графена (рис. 1).
Рис. 1. А, В - микроструктура аэрогеля на основе графена; С, Б - образцы аэрогеля
Благодаря своей гидрофобности 3,5 кг этого аэрогеля способны абсорбировать около 1 тонны нефти, что в 10 раз больше емкости коммерчески используемого абсорбента [2].
Однако существенным недостатком всех аэрогелей и причиной их малого использования в промышленности является дороговизна синтезирования любого аэрогеля. Поэтому в целях систематизации данных о различных неорганических аэрогелях, их свойствах и
практическом применении была разработана база данных «Неорганические аэрогели». База данных содержит основные сведения о различных аэрогелях, их применении, свойствах, а так же веществах, необходимых для получения, и предприятиях-изготовителях этих веществ. База данных содержит 5 основных таблиц, написанных на языке SQL (рис. 2).
Разработанная структура и инфологическая модель помогают систематизации,
упорядочиванию и обработке имеющихся данных о различных аэрогелях, обеспечивая лучшее
восприятие информации и более простой поиск необходимых данных.
Было учтено современное ускоренное развитие науки и быстрое обновление данных. Особое внимание было уделено таблице «Области применения», так как в современном мире особую значимость имеют знания о практическом применении какого-либо вещества или материала в повседневной жизни человека. Данные этой таблицы отражают современные и достоверные сведения об использовании того или иного типа аэрогеля в различных областях промышленности.
Рис. 2. Схема базы данных «Неорганические аэрогели»
Печенкина Алёна Николаевна, студентка 2 курса факультета информационных технологий и управления РХТУ им. Д.И. Менделеева, Россия, Москва
Меньшутина Наталья Васильевна, д. т. н., профессор кафедры кибернетики химико-технологических процессов, РХТУ им. Д.И. Менделеева, Россия, Москва
Литература
1. Меньшутина Н.В., Смирнова И.В., Гуриков П.А. Аэрогели - новые наноструктурированные материалы: получение, свойства и биомедицинское применение: учеб. пособие - М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2012. - С. 6-11.
2. Лафрёнов И. Аэрогель из графена и углеродных нанотрубок лишен недостатков своих предшественников [Электронный ресурс] // Новости науки - URL: http://elementy.ru/news/432045 (дата обращения 18.05.2014).
Pechenkina Alyona Nikolaevna, Menshutina Natalia Vasilievna
D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia. * e-mail: alenapechenkina@inbox ru
DESIGH OF DATABASE "APPLICATION OF INORGANIC AEROGELS OF DIFFERENT COMPOSITION BY THE EXAMPLE OF SILICA AEROGELS AND GRATHENE AEROGELS"
Abstract
Designed the database named "Inorganic aerogels". Assessed the effectiveness of using the aerogels in various industries, particularly pharmacology and petroleum industry. Given the advantages and disadvantages of application of aerogels based on silica and carbon.
Key words: aerogels, pharmacology, dosage forms, petroleum industry, database.
