Актуальность Одним из ключевых направлений современной медицины является разработка мягких, гибких и биосовместимых сенсорных систем, обеспечивающих непрерывный мониторинг физиологических показателей в реальном времени. Это особенно актуально для носимых устройств, неинвазивной диагностики и персонализированного подхода к здоровью. На пересечении зелёной химии, мягкой электроники и биотехнологий формируется спрос на новые материалы, обладающие одновременно высокой функциональностью, экологической безопасностью и устойчивостью. Ионогели — гибридные материалы, в которых ионные жидкости (ИЖ) зафиксированы в трёхмерной полимерной или неорганической матрице — обладают рядом свойств, критически важных для сенсорных технологий: высокой ионной проводимостью, устойчивостью в широком температурном и электрохимическом диапазоне, чувствительностью к внешним воздействиям, а также механической мягкостью и адаптивностью к живым тканям. Особый интерес представляют ионогели на основе био-ионных жидкостей (био-ИЖ), синтезируемых из природных соединений (холина, аминокислот, сахаров и органических кислот). Био-ИЖ обеспечивают низкую токсичность, биосовместимость и биоразлагаемость материалов. В комбинации с полимерными матрицами это позволяет создавать стабильные, проводящие, мягкие и безопасные ионогели, идеально подходящие для сенсоров в медицинских и биоинженерных приложениях. Проблема Современные биомедицинские сенсоры нередко изготавливаются из синтетических, нефтехимических компонентов, обладающих низкой биоразлагаемостью и потенциальной токсичностью при длительном контакте с биологическими тканями. Одновременно сохраняется потребность в разработке сенсорных платформ, сочетающих высокую чувствительность, биосовместимость, стабильность в физиологических условиях и возможность тонкой настройки свойств в зависимости от задач мониторинга. Традиционные материалы не позволяют одновременно реализовать весь комплекс этих характеристик. Ионогели на основе био-ионных жидкостей представляют собой перспективную альтернативу за счёт совокупности таких свойств, как высокая ионная проводимость, структурная адаптивность, высокая стабильность, а также возможность варьирования физико-химических и биологических параметров в широком диапазоне. Эти характеристики делают их особенно подходящими для создания биосовместимых и настраиваемых сенсорных систем нового поколения. Цель Разработка биосовместимых ионогелей на основе био-ионных жидкостей с заданными электрофизическими и механическими свойствами, предназначенных для использования в составе биомедицинских сенсоров. Задачи 1. Синтез ионных жидкостей из возобновляемого сырья с заданными физико-химическими и биологическими характеристиками. 2. Разработка методик формирования стабильных ионогелей с высокой механической прочностью и ионной проводимостью. 3. Оценка биосовместимости ионогелей с использованием модельных биологических систем. 4. Оптимизация параметров структуры и состава ионогелей с целью повышения чувствительности и долговечности сенсорных платформ. 5. Тестирование полученных ионогелей в условиях, имитирующих физиологические среды, для оценки их применимости в биомедицинских сенсорах. Результат В течение первого года планируется синтез серии ионогелей на основе био-ионных жидкостей с использованием различных мономеров (не менее 200 мг). Структура и состав ионогелей будут охарактеризованы с применением ЯМР-спектроскопии, масс-спектрометрии высокого разрешения с ионизацией распылением (ESI-MS) и элементного анализа. Морфология и структура материалов будут исследованы методом сканирующей электронной микроскопии (SEM). В дальнейшем планируется исследование их электрохимических свойств и механической прочности. Будут проведены предварительные испытания биосовместимости in vitro. Полученные данные будут использованы для последующего выбора наиболее перспективных составов для применения в составе биомедицинских сенсорных платформ. Партнёры проекта Институт Органической Химии им. Н.Д. Зелинского РАН ***
