Без ума от максенов MXenes. Спустя десятилетие после открытия в Дрекселе двухмерные материалы подталкивают инженеров и ученых к переосмыслению границ возможного.

Говорят, что большие вещи приходят в маленьких посылках. И в течение последнего десятилетия MXenes - двумерные соединения углерода и переходных металлов, впервые разработанные в Дрекселе - подтверждали эту точку зрения, стимулируя инновации во многих областях науки. Теперь новое партнерство открывает возможности для помощи MXenes в спасении жизней.

Профессор Юрий Гогоци

Соглашение, лицензионная сделка между Университетом Дрекселя и Nephria Bio, дочерней компанией южнокорейской компании EOFlow Co., Ltd., занимающейся производством медицинских устройств в США, позволит использовать MXenes в качестве фильтра в носимом устройстве искусственной почки, которое разрабатывает Nephria Bio. Эта технология может помочь и улучшить жизнь миллионов людей, которые еженедельно часами подключаются к неподвижным диализным аппаратам.
Но не всегда было так легко делать новые открытия в области MXenes. Юрий Гогоци, заслуженный профессор Университета Дрекселя, профессор материаловедения и инженерии, директор Института наноматериалов имени Энтони Дж. Дрекселя (DNI) был среди исследователей, которые первыми открыли  эти материалы в 2011 году. Об открытии было объявлено вскоре после присуждения Нобелевской премии по физике паре исследователей из Англии, которые провели революционные исследования в области графена, двумерного углеродного материала. Профессор Гогоци вспоминает, что вслед за Нобелевской премией последовал большой поток исследований графена, оставив открытия вокруг максенов в относительном застое.

alt«Прошло четыре или пять лет, прежде чем сообщество обратило внимание и заметило, что мы создали много разных максенов, которые обладают уникальными свойствами», - делится Юрий Гогоци. «С этого момента исследования начали стремительно расти». Профессор Гогоци поясняет, что эта последняя разработка связана с открытием того, что MXenes можно использовать для фильтрации очень мелких частиц, в частности мочевины, из крови.

Максены можно использовать для фильтрации очень мелких частиц, что упрощает процесс диализа. Диализ традиционно проводится путем пропускания крови через несколько мембран для удаления токсинов, как правило, через здоровую почку. Затем токсины уносятся жидким раствором, так называемым диализатом. Профессор Гогоци и его группа обнаружили, что максены могут помочь упростить этот процесс.
«Я долгое время занимался разработкой адсорбентов на основе углерода для биомедицинских применений, но одна из проблем заключается в том, что уголь не может фильтровать мочевину, которая очень мелкая и легко растворяется в жидкости», - говорит он. «Понимая химию максенов, мы работали интуитивно, чтобы попытаться выяснить, могут ли они адсорбировать мочевину. Когда мы узнали, что они могут, то опубликовали статью, на которую обратила внимание EOFlow ».

Поскольку конечная цель проекта - искусственная почка размером с сотовый телефон, которую можно носить на поясе - будет работать непрерывно, она может избавить пациентов от необходимости проходить лечение несколько раз в неделю из-за накопления токсинов, когда нужно быть напрямую подключенным к аппарату. Это может помочь им вести более полный и активный образ жизни, улучшая общее состояние здоровья.
Помимо партнерства с Nephria Bio, Профессор Гогоци и его группа работают с доктором медицины Мирой Херхей, ассоциированным профессором в Медицинском колледже Университета Дрекселя, над изучением возможных преимуществ максенов для здоровья. И хотя до устройства еще несколько лет, использование MXenes может произвести революцию в диализе, каким мы его знаем сегодня.

«Поскольку максены намного более эффективны при фильтрации, то диализному аппарату, использующему их, потребуется гораздо меньше диализата для удаления токсинов», - поясняет Юрий Гогоци. «Это могло бы значительно уменьшить размер аппарата, возможно, до такой степени, что пациенты могли бы иметь его дома. Как и все важные разработки, это будет происходить в несколько этапов, сначала улучшая существующую технологию, а затем заменяя ее чем-то более совершенным ».
«Всегда интересно делать открытия. Однако по умолчанию это не означает, что исследовательское сообщество или общество в целом примет ваше открытие. Вы должны показать, что это важно».
Проект получил гранты от Фонда Коултера и Национального научного фонда США на развитие процесса. Значительный импульс может произойти, если группа добьется успеха в конкурсе по разработке искусственной почки, организованном Министерством здравоохранения и социальных служб США и Американским обществом нефрологов.

В других областях здравоохранения группа профессора Юрия Гогоци объединяется с исследователями из Пенсильванского университета для изучения использования MXenes в имплантируемых медицинских электродах для мониторинга и стимуляции электрической активности в организме. По словам профессора Гогоци, максены обладают рядом преимуществ по сравнению с электродами, изготовленными из традиционных материалов.

«Электроды из максена более прочные, более гибкие и страдают от гораздо меньших потерь сигнала, чем электроды, сделанные из золота и платины», - говорит он. «И поскольку переходных металлов, используемых для создания MXenes, больше, чем драгоценных металлов, со временем они станут менее дорогими и более распространенными».
Финансирование от Национального института здоровья помогает изучить возможность использования этой технологий для создания мониторов следующего поколения для измерения функции мышц и здоровья сердца.

Максены также вдохновляют на инновации в борьбе с раком. Институт наноматериалов имени Дрекселя, который возглавляет профессор Гогоци, в сотрудничестве с онкологическим центром Fox Chase изучает использование максенов в фотодинамической терапии. «Мы знаем, что MXenes могут адсорбировать красный свет, и что свет может быть преобразован в тепло», - объясняет Гогоци. «Целенаправленное тепло убивает раковые клетки, поэтому мы надеялись сосредоточить наши исследования на этом. Другие исследователи начали собирать те же идеи и публиковать статьи, поэтому получить финансирование становится сложно ». Но конкуренция - не обязательно плохо в мире науки.

«Всегда интересно что-то открывать», - говорит Гогоци. «Однако по умолчанию это не означает, что исследовательское сообщество или общество в целом примет ваше открытие. Вы должны показать, что это важно ».

За десятилетие, прошедшее с момента получения первого максена, они стали демонстрировать свойства, с которыми не может сравниться ни один другой материал. Они проводят электричество, как и другие металлы, но могут растворяться в воде, образуя проводящую глину. Их можно распылять на поверхность без каких-либо связующих, в результате чего получается ультратонкая пленка, которая уже доказала свою эффективность в обеспечении сотового сигнала с пропускной способностью, конкурирующей с современными телефонами. Они обладают различными оптическими свойствами и могут быть любого цвета радуги, что делает их идеальными для носимых устройств. Открытие не прекращается.

«Максены столько всего могут сделать», - говорит Юрий Гогоци. «Это лучший материал для защиты электронных устройств от электромагнитных помех. Они могут защитить людей от потенциального микроволнового излучения. И, благодаря своей проводимости, их можно применять в устройствах с батареями, которые можно заряжать за миллисекунды, а не часы ».

Ключ к дальнейшему продвижению - осознанность. По мере того, как количество инженеров и других ученых, работающих с материалами, увеличивается, их потенциал использования многократно растет. Профессор Гогоци считает, что максены находятся на пороге инновационного взрыва.

«Мы провели первую в истории международную конференцию посвященную максенам в 2018 году, и у нас было около 200 участников», - вспоминает он. «В следующем году у нас было около 450 участников. Когда пандемия отменила наши планы по проведению конференции в 2020 году, мы уже видели более 2000 зарегистрированных участников из более чем 750 различных организаций из 60 стран. Вы действительно можете почувствовать масштабы расширения этого исследования. И Университет Дрекселя, место, где все началось, по-прежнему остается лидером в этой области ».

Источник: https://www.coe.drexel.edu/dragon-discoveries/health-wellness-and-medicine/mad-for-mxenes/

 

НОВОСТИ НАУКИ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

Без ума от максенов MXenes. Спустя десятилетие после открытия в Дрекселе двухмерные материалы подталкивают инженеров и ученых к переосмыслению границ возможного.

Профессор Юрий ГогоциГоворят, что большие вещи приходят в маленьких посылках. И в течение последнего десятилетия MXenes - двумерные соединения углерода и переходных металлов, впервые разработанные в Дрекселе - подтверждали эту точку зрения, стимулируя инновации во многих областях науки. Теперь новое партнерство открывает возможности для помощи MXenes в спасении жизней.

 
В Сумском Государственном Университете состоится лекция профессора Юрия Гогоци «От открытия новых (нано) материалов к передовым технологиям или приключения украинца в Америке», 27 мая 2021 г. в 16:00, Конгресс-Центр СумГУ

Профессор Юрий Гогоци, директор Института наноматериалов имени А. Дж. Дрекселя, Университет ДрекселяСовместно с этой лекцией профессор Юрий Гогоци получит звание почетного доктора Сумского государственного университета.Это уникальная возможность приобщиться к науке мирового уровня, окунуться в мир наноматериалов и проследить научный путь нашего соотечественника. Лекция пройдет в 16:00, 27 мая 2021 года в Конгресс-Центре СумГУ, зал Сингапур 220, в г. Сумы.

 
Использование двумерного материала максена MXene, в качестве фильтра в носимом устройстве искусственной почки

MXene порыМатериал MXene, который был впервые получен учеными из Университета Дрекселя в 2011 году, - это еще один шаг к тому, чтобы изменить жизнь людей, страдающих болезней почек на последней стадиии.  Nephria Bio, Inc., спин-офф южнокорейской компании по производству медицинского оборудования EOFlow Co., Ltd., расположенной в США, подписала лицензионное соглашение с университетом на использование двумерного материала максена MXene, в качестве фильтра в носимом устройстве искусственной почки, которое они разрабатывают. Эта технология может позволить многим из миллионов людей всем мире, страдающих заболеванием почек последней стадии, более свободно передвигаться, не тратя часы каждую неделю на привязанность к большим диализным аппаратам.

 
Покрытие из максена MXene может защищать носимые устройства от электромагнитных помех

mxene-emi-fabric

Группа ученых из Университета Дрекселя (Филадельфия, США) опубликовала многообещающие результаты исследования, которые показывают, что ткань, покрытая высокопроводящим двумерным материалом под названием MXene, очень эффективно блокирует электромагнитные волны и потенциально опасное излучение. Эта работа может существенно повлиять на промышленное производство электронного текстиля, становясь привлекательной альтернативой используемым в настоящее время металлическим проводящим красителям, и позволяя широко внедрять бесшовно интегрированные текстильные устройства со значительными улучшенные характеристики экранирования электромагнитных помех.

 
Интервью профессора Юрия Гогоци о его исследованиях, разработках, поисках вдохновения, финансирования и контактов в научном мире

Профессор Юрий Гогоци, директор Института наноматериалов имени А. Дж. Дрекселя, Университет ДрекселяПрофессор Юрий Гогоци - самый цитируемый ученый украинского происхождения и один из самых высоко цитируемых ученых в мире. Например, по данным Microsoft Academic за период последние 5 лет в области материаловедения (Materials science) он занимает второе место в мире по цитируемости его работ, по уровню h-index - четвертое. Также и другие наукометрические системы присваивают ему высочайшие рейтинги в мире (Web of Science, Scopus, Google Analytics). Он открыл новые материалы - Максены, которые, возможно, изменят мир. Юрий работал в Германии, Японии, Норвегии и, наконец, остановился в США, в Университете Дрекселя. Публикуем перевод интервью профессора Юрия Гогоци Журналу "Куншт" о его разработках, поисках вдохновения, финансирования и контактов в научном мире.

 
Масштабируемая система c реактором травления для производства перспективных 2D наноматериалов максенов MXenes

alt

Недавно группа исследователей опубликовала статью в журнале Advanced Engineering Materials о том, что лабораторная система с реактором травления, разработанная в Materials Research Centre в Киеве совместно с Университетом дрекселя, может превращать керамический материал-исходник в порошкообразный черный двумерный карбид титана MXene партиями в количестве до 50 граммов за синтез.

 
Участник проекта CANBIOSE из Центра материаловедения (MRC), Киев, Украина, посетил партнерскую организацию Вильнюсский университет, Вильнюс, Литва, 22.02-14.03.2020 г

altУчастник проекта CANBIOSE из Центра материаловедения (MRC), выполнил визит в партнерскую организацию Вильнюсский университет, для выполнения программы совместных исследований и тренингов.

 
Наука будущего и использование разумных наноматериалов в новых технологиях. Лекция профессора Юрия Гогоци для школьников, воспитанников Малой академии наук Украины в КПИ им. Сикорского, 27 февраля 2020 года

altВсемирно известный ученый-украинец профессор Юрий Георгиевич Гогоци рассказал о последних новинках нанотехнологий. Возможность для общения с ученым мирового уровня - редкость, но воспитанникам Малой Академии Наук Украины (МАН) везет. Именно такую ​​возможность они недавно получили.

 
Участник проекта H2020 NANO2DAY от MRC Иван Гришко посетил партнерскую организацию Латвийского Университета, Риги, в ноябре-декабре 2019 года

altИнженер-исследователь из MRC Иван Гришко находится в Латвийском университете, где провел семинар по MXenes

 
Участники проекта Horizon 2020 CANBIOSE из Центра материаловедения (MRC), Киев, Украина, посетили партнеров по проекту из Университета им. Адама Мицкевича в Познани, Польша, 27.10-26.11.2019019

altСовместно с польскими коллегами они  получали навыки работы с оборудованием, участвовали в работе по тестированию и характеризации наноматериалов.

 
Участники проекта Horizon 2020 NANO2DAY из Центра материаловедения (MRC), Киев, Украина, Зозуля Юлия и Виталий Балицкий посетили партнерскую организацию Каунасский технологический университет, Каунас, Литва, август 2019 г. - октябрь 2019 г.

altСовместно с коллегами из КТУ они занимались симуляциями и моделированием механических свойств наноматериалов и нанокомпозитов.

 
Поздравляем профессора Юрия Гогоци с избранием в члены Европейской академии наук (EURASC)!

профессор Юрий Гогоци, Университет Дрекселя, СШАВ январе 2019 года профессор Юрий Гогоци был избран членом Европейской академии наук (EURASC). Профессор Юрий Гогоци - ведущий украинский и американский ученый в области химии, с 2000 года профессор Университета Дрекселя, Филадельфия, США, в области материаловедения, инженерии и нанотехнологий.

 
Участники проекта Horizon 2020 NANO2DAY из Центра материаловедения (MRC), Киев, Украина, посетили партнерскую организацию Белорусский государственный университет, Минск, Беларусь, май 2019 года.

altMRC посетил партнерскую организацию Белорусский государственный университет. Вместе с нашими партнерами из БГУ был обсужден и изучен опыт в области диспергирования CNT и графена в полимерах. Проводились сравнения разных смол  и отвердителя для изготовления полимерной матрицы.

 
Визит по проекту NANO2DAY доктора Виталися Лейсиса из Каунасского технологического университета в Центр Материаловедения, Киев, Украина, в ноябре-декабре 2018 г.

altУченый исследователь Виталис Лейсис из Каунасского университета, Каунас, Литва, посетил Materials Research Centre, Киев, Украина,  в ноябре-декабре 2018 года для выполнения работ по проекту MSCA RISE NANO2DAY в рамках международной европейской научно-исследовательской программы Горизонт-2020.

Целью этого проекта является разработка новых многофункциональных композитов с выдающимися электронными и механическими свойствами путем включения новых наноматериалов MXene в полимерные матрицы. Во время своего визита доктор Виталис Лейсис ознакомился с разработками партнера проекта MRC, также обсуждались и прорабатывались компьютерные симуляции и моделирование структуры полимерных композитов допированных максенами (MXenes) для дальнейшего расчета их прочностных свойств.

 
ADVANCED SCIENCE NEWS: Профессор Юрий Гогоци считает, что величайшим последним шагом в области материаловедения стало открытие новых 2D материалов, так называемых «строительных блоков будущего».

yurigogotsi_drexel_university_2018.jpg - 466.16 Kb

Юрий Гогоци прирожденный  химик, его волнуют научные открытия и он даже не представляет, что мог бы заниматься чем- то иным.

Профессор Юрий Гогоци считает, что величайшим последним шагом в области материаловедения стало открытие новых 2D материалов, так называемых «строительных блоков будущего». Он с большим энтузиазмом относится к использованию нанотехнологий для создания «новых искусственных материалов, конструкций и устройств из наноразмерных строительных блоков» и к более широкому применению «симуляций, моделирования и компьютерных расчетов для решения проблем материаловедения», хотя и признает обеспокоенность по поводу неизвестных эффектов, которые искусственный интеллект окажет на нашу будущую жизнь. 

 
Участники проекта NANO2DAY из Materials Research Centre (MRC), Киев, Украина, в рамках международного научного сотрудничества по программе Горизонт 2020 посетили партнерскую организацию Университет Дрекселя, Филадельфия, США, сентябрь-октябрь 2018 г.

alt

Участники проекта от MRC работают в тесном сотрудничестве с исследователями из Университета Дрекселя, перенимают опыт в синтезе двумерных наноматериалов максенов (MXene), знакомятся и изучают последние разработки коллег из группы Института Наноматериалов Университета Дрекселя под руководством профессора Юрия Гогоци по синтезу максенов, их обработке и применениям для разных назначений. Участниками  от MRC совместно с  исследователями из Дрекселя в химической лаборатории Университета Дрекселя были синтезированы максены  для нужд проекта NANO2DAY. 

 
Директор Materials Research Centre Алексей Гогоци во время рабочей поездки в Университет Дрекселя по по проекту NANO2DAY выступил на семинаре с презентацией компании Materials Research Centre

altДиректор Materials Research Centre (Киев, Украина) Алексей Гогоци  во время рабочей поездки по по проекту  европейской программы HORIZON 2020 MSCA RISE Project №777810 NANO2DAY в Университет Дрекселя выступил на семинаре с презентацией компании Materials Research Centre, ее деятельности и участии в международных научно-исследовательских проектах, и в частности проекта NANO2DAY.

 
Директор Materials Research Centre, Киев, Украина, встретился с профессором Zdenek Sofer из University of Chemistry and Technology, Прага, Чехия, и посетил его семинар по 2d наноматериалам, Университет Дрекселя, США, 18 октября 2018 г.

altВо время рабочей поездки в Университет Дрекселя по международномунаучно-исследовательскому проекту NANO2DAY в рамках европейской научной программы HORIZONT 2020 директор Materials Research Centre, Киев, Украина, встретился с профессором Zdenek Sofer  из Высшей школы химической технологии,  Прага, Чехия, и посетил его семинар по наноматериалам. Професоор Zdenek Sofer выступил с интересным докладом посвященным разным двумерным материалам помимо графена. 

 

 
Визит по проекту NANO2DAY ученого-исследователя Максима Плахотнюка из Датского Технического Университета в Центр Материаловедения, Киев, Украина, в сентябре-ноябре 2018 г.

NANO2DAY project Maksym Plakhotnyuk, DTU visited MRC, November 2018Ученый-исследователь Максим Плахотнюк из исследовательской группы Technical University of Denmark (DTU), возглавляемой проф. Леоном Мишнаевским (prof. Leon Mishnaevsky, Technical University of Denmark), посетил Materials Research Centre, Киев, Украина, на протяжении сентября-ноября 2018 года по программе Горизонт-2020 в рамках проекта MSCA RISE NANO2DAY.

 
Поздравляем профессора Юрия Гогоци с вручением Ордена Дружбы от Китайского правительства, 29 сентября 2018

altНаграду профессору Юрию Гогоци вручал Вице-премьер министр Китая Лю Хе. Орден Дружбы - высшая государственная награда Китайской Народной Республики для иностранных граждан. Орден Дружбы - самая высокая награда Китая для иностранных экспертов, которые внесли выдающийся вклад в экономическое и социальное развитие страны.