Лаборатория химии и спектроскопии углеродных материалов (ЛХСУМ) (заведующий к.ф.-м.н. А.А. Борисенкова) была создана в 2017 году с целью проведения научно-исследовательских работ в области синтеза новых углеродных материалов и их производных, исследования их структуры и физико-химических свойств, выполнения работ для нужд индустриальных партнеров.
Одной из наиболее важных научно-практических задач ЛХСУМ является разработка новых производных эндометаллофуллеренов (ЭМФ), перспективных в качестве систем адресной доставки лекарственных препаратов. Обычно используемые радиофармацевтические препараты содержат радиоизотоп в комплексе с хелатирующим агентом, достаточно прочно связывающим радиоактивный атом и препятствующим его связыванию с компонентами крови и другими тканями организма. Однако, стабильность такого хелатного комплекса не абсолютна и поэтому небольшие количества токсичного радиоактивного металла могут высвобождаться в организм. ЭМФ, в которых атомы металла (или группа атомов) расположены во внутренней полости молекулы фуллерена, представляют собой уникальную альтернативу хелатным соединениям, так как их термодинамическая стабильность и устойчивость к метаболической деградации значительно выше. Кроме того, размеры ЭМФ и площадь поверхности молекул делают их хорошими кандидатами для разработки на их основе стабильных и тканеспецифичных веществ для целенаправленной доставки радиоактивных атомов металлов in vivo. Более того, не обязательно вводить в фуллереновый кейдж радиоактивный атом – стабильный изотоп металла в составе ЭМФ может быть превращен в радиоактивный в результате нейтронного или протонного облучения. С этой целью в лаборатории проводятся исследования радиационной стойкости ЭМФ и их производных при облучении. Одной из основных причин, сдерживающих биомедицинские применения ЭМФ, является сложность их получения даже в миллиграммовых количествах, в связи с чем сотрудники лаборатории развивают направление по исследованию возможности глубокого извлечения фуллеренов и ЭМФ из электродуговой сажи.
К технологическим задачам ЛХСУМ относятся разработка и усовершенствование технологий:
- сублимационного извлечения фуллеренов и эндометаллофуллеренов из электродуговой сажи;
- модификации полимерных материалов производными фуллеренов;
- производительного получения углеродных структур из отходов гальванических производств.
- улучшения функциональных свойств регенерации горюче-смазочных материалов на основе наноуглеродных добавок.
Базовыми установками ЛХСУМ являются: электродуговой генератор фуллеренов; установка для сублимационной обработки фуллеренов; установка для фракционного концентрирования фуллеренов, оборудование для проведения физико-химических исследований — высокоэффективные жидкостные хроматографы, ИК-Фурье и УФ-спектрометры.
Сотрудники лаборатории химии и спектроскопии углеродных материалов принимают активное участие в образовательном процессе в Санкт-Петербургском государственном технологическом институте (техническом университете) (СПБГТИ(ТУ) и Санкт-Петербургском университете ГПС МЧС России.
Под руководством сотрудников Лаборатории химии и спектроскопии углеродных материалов проходят учебные и производственные практики, успешно выполняют выпускные квалификационные работы студенты СПБГТИ(ТУ), Российского государственного гидрометеорологического университета. Выполняет научно-квалификационную работу по специальности 01.04.07 «Физика конденсированного состояния» аспирант 1-го года обучения.
Сотрудниками ЛХСУМ успешно проведены занятия в рамках реализации образовательной программы «Конвергенция и наукоемкие технологии» для учащихся Академической гимназии им. Д.К. Фаддеева Санкт-Петербургского государственного университета и «Летнего исследовательского практикума» для школьников Гатчины и Санкт-Петербурга.