Badania właściwości przeciwnowotworowych nano-kryształów 2D karbidków i azotków tytanu – faz MXenes

Numer: UMO-2017/26/E/ST8/01073
Program/Konkurs: Sonata Bis 7
Jednostka finansująca: NCN
Kierownik projektu: dr hab. inż. Agnieszka Jastrzębska
Funkcja: lider
Czas realizacji: 2018-2022

Opis

Jednym z ważniejszych zadań współczesnego społeczeństwa jest rozwiązanie problemu chorób nowotworowych. Pomimo powszechnego stosowania chemioterapii, pojawiają się coraz częstsze doniesienia o jej braku skuteczności. Wkład niniejszego projektu przyczyni się do rozwoju alternatywnych do chemioterapii metod leczenia nowotworów i nanomedycyny, z udziałem materiałów o strukturze dwuwymiarowej (2D). W tym obszarze interesujące są fazy MXenes, z uwagi na ich unikatowe właściwości fizyko-chemiczne i strukturę. Głównym celem naukowym i poznawczym projektu jest zbadanie właściwości przeciwnowotworowych i cytotoksycznych in vitro nowej rodziny nano-kryształów 2D karbidków i azotków tytanu (faz MXenes) oraz ich wpływu na komórki. Celem jest także stworzenie nowego zespołu badawczego i jego rozwój w wyniku realizacji projektu.

Właściwości materiałów 2D różnią się znacząco od ich odpowiedników 3D. Jednym z lepszych przykładów jest grafen i jego trójwymiarowy odpowiednik grafit. Grafen jako struktura 2D jest bardzo dobrym przewodnikiem ciepła i prądu, transparentny, charakteryzujący się bardzo wysoką ruchliwością elektronów. Właściwości te znacząco odróżniają go od jego odpowiednika 3D – grafitu, miękkiego nieprzezroczystego minerału, łupliwego i podatnego na ścieranie. Ta różnica we właściwościach struktur 2D i 3D sprawia, że wciąż poszukuje się sposobów na przekształcenie znanych warstwowych struktur trójwymiarowych w unikalne pod względem właściwości struktury dwuwymiarowe. Do takich znanych od wielu lat struktur 3D należą związki Mn+1AXn z naprzemiennie ułożonymi warstwami metalu i niemetalu zwane fazami MAX. Nasze wstępne badania potwierdzone danymi literaturowymi, wykazały możliwość ekspandowania faz MAX do MXenów poprzez usunięcie jednej warstwy pierwiastka ze struktury krystalicznej. Ponadto, używając sonikacji w cieczy potrafimy rozwarstwiać MXeny do struktur 2D karbidków lekkich metali przejściowych.