npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.56304/S2079562924050075VFSBOInpe-513Research ArticleМедицинская физика и биофизикаMedical Physics and BiophysicsСРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФОТОТЕРМИЧЕСКОЙ КОНВЕРСИИ В ВОДНЫХ СУСПЕНЗИЯХ НАНОЧАСТИЦ НА ОСНОВЕ КРЕМНИЯ И НИТРИДА ТИТАНА ДЛЯ БИОМЕДИЦИНСКИХ ПРИМЕНЕНИЙCOMPARATIVE STUDY OF PHOTOTHERMAL CONVERSION EFFICIENCY IN AQUEOUS SUSPENSIONS OF SILICON AND TITANIUM NITRIDE NANOPARTICLES FOR BIOMEDICAL APPLICATIONSБубновА. А.BubnovA. A.СюйА. В.SyuiA. V.ПоповА. А.PopovA. A.ТихоновскийГ. В.TikhonovskiiG. V.ПокрышкинН. С.PokryshkinN. S.ТимошенкоВ. Ю.TimoshenkoV. Yu.Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”РоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)Russian FederationМосковский физико-технический ИнститутРоссияMoscow Institute of Physics and TechnologyRussian FederationНациональный исследовательский ядерный университет “МИФИ”; Московский государственный университет им. М.В. ЛомоносоваРоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)Russian FederationНациональный исследовательский ядерный университет “МИФИ”РоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute); Lomonosov Moscow State UniversityRussian Federation202513122025163406410Copyright © Бубнов А.А., Сюй А.В., Попов А.А., Тихоновский Г.В., Покрышкин Н.С., Тимошенко В.Ю., 20252025Бубнов А.А., Сюй А.В., Попов А.А., Тихоновский Г.В., Покрышкин Н.С., Тимошенко В.Ю.Bubnov A.A., Syui A.V., Popov A.A., Tikhonovskii G.V., Pokryshkin N.S., Timoshenko V.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/513

В работе представлены результаты экспериментов по изучению лазерно-стимулированного нагрева в ближней инфракрасной области спектра водных суспензий наночастиц (НЧ) на основе кремния (Si и Si–Fe НЧ) и нитрида титана (TiN НЧ) непрерывным лазером с длиной волны 808 нм и мощностью 0.36 мВт. Получены температурные профили, определена скорость нагрева и фототермическая конверсионная эффективность для каждого образца при концентрации 1 мг/мл. Значения конверсионных эффективностей для исследуемых водных суспензий TiN, Si–Fe и Si НЧ составили 90, 36 и 10% соответственно. Полученные результаты показывают, что TiN и Si–Fe НЧ могут быть применены в качестве фотоагентов для контроля локальной фотогипертермии в биомедицине.

The paper presents the results of experiments on studying laser-stimulated heating in the nearinfrared region of the spectrum of aqueous suspensions of nanoparticles (NPs) based on silicon (Si and Si–Fe NPs) and titanium nitride (TiN NPs) by a continuous laser with a wavelength of 808 nm and a power of 0.36 mW. Temperature profiles were obtained, and the heating rate and photothermal conversion efficiency were determined for each sample at a concentration of 1 mg/mL. The conversion efficiencies for the studied aqueous suspensions of TiN, Si–Fe, and Si NPs were 90, 36 and 10%, respectively. The results obtained show that TiN and Si–Fe NPs can be used as photoagents to control local photohyperthermia in biomedicine.

фотонагревфототермическая конверсионная эффективностьнаночастицылокальная фотогипертермияphotoheatingphotothermal conversion efficiencynanoparticleslocal photohyperthermiaReferencesGobin A.M., Lee M.H., Halas N.J., et al. // Nano Lett. 2007. V. 7. P. 1929.Gobin A.M., Lee M.H., Halas N.J., et al. // Nano Lett. 2007. V. 7. P. 1929.Fan F., Hou P.Y., Zhang Y., et al. // Front. Oncol. 2022. V. 12. P. 987491.Fan F., Hou P.Y., Zhang Y., et al. // Front. Oncol. 2022. V. 12. P. 987491.Moustafa R.K., Wu A.Yu., Mostafa A. El-Sayed // J. Phys. Chem. 2019. V. 123 (25). P. 15375.Moustafa R.K., Wu A.Yu., Mostafa A. El-Sayed // J. Phys. Chem. 2019. V. 123 (25). P. 15375.Xue Y., Gao Y., Meng F., et al. // Cancer Biol. Med. 2021. V. 18. P. 336.Xue Y., Gao Y., Meng F., et al. // Cancer Biol. Med. 2021. V. 18. P. 336.Han S., Lee D., Kim S., et al. // Biosensors. V. 12. P. 594.Han S., Lee D., Kim S., et al. // Biosensors. V. 12. P. 594.West J.L., Halas N.J. // Annu. Rev. Biomed. 2003. V. 5. P. 292.West J.L., Halas N.J. // Annu. Rev. Biomed. 2003. V. 5. P. 292.Erogbogbo F., Yong K.T., Roy I., et al. // ACS Nano. 2008. V. 2. P. 873.Erogbogbo F., Yong K.T., Roy I., et al. // ACS Nano. 2008. V. 2. P. 873.Gongalsky M., Osminkina L., Pereir A. // Sci. Rep. 2016. V. 6. P. 1.Gongalsky M., Osminkina L., Pereir A. // Sci. Rep. 2016. V. 6. P. 1.Kabashin A.V., Meunier M. // Sci. Eng. B. 2003. V. 101. P. 60.Kabashin A.V., Meunier M. // Sci. Eng. B. 2003. V. 101. P. 60.Feugang J.M., Youngblood R.C., Greene J.M., et al. // J. Nanobiotechnol. 2015. V. 13. P. 38.Feugang J.M., Youngblood R.C., Greene J.M., et al. // J. Nanobiotechnol. 2015. V. 13. P. 38.Maldonado M.E., Das A., Gomes A.S., et al. // Opt. Lett. 2020. V. 45. P. 6695.Maldonado M.E., Das A., Gomes A.S., et al. // Opt. Lett. 2020. V. 45. P. 6695.Avasthi A., Caro C., Pozo-Torres E., et al. // Top. Curr. Chem. 2020. V. 378. P. 40.Avasthi A., Caro C., Pozo-Torres E., et al. // Top. Curr. Chem. 2020. V. 378. P. 40.Vilas-Boas V., Carvalho F., Espiña B. // Molecules. 2020. V. 25 (12). P. 2874.Vilas-Boas V., Carvalho F., Espiña B. // Molecules. 2020. V. 25 (12). P. 2874.He W., Ai K., Jiang Ch., et al. // Biomaterials. 2017. V. 132. P. 37.He W., Ai K., Jiang Ch., et al. // Biomaterials. 2017. V. 132. P. 37.Kornilova A.V., Kuralbayeva G.A., Stavitskaya A.V., et al. // Appl. Surf. Sci. 2021. V. 566. P. 150671.Kornilova A.V., Kuralbayeva G.A., Stavitskaya A.V., et al. // Appl. Surf. Sci. 2021. V. 566. P. 150671.Oleshchenko V.A., Bezotosnyi V.V., Timoshenko V.Yu. // Quant. Electron. 2020. V. 50. P. 104.Oleshchenko V.A., Bezotosnyi V.V., Timoshenko V.Yu. // Quant. Electron. 2020. V. 50. P. 104.Chen H., Shao L., Ming T., et al. // Small. 2010. V. 6. P. 2272.Chen H., Shao L., Ming T., et al. // Small. 2010. V. 6. P. 2272.Xu W., Tamarov K., Fan L., et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2018. V. 10. P. 23529Xu W., Tamarov K., Fan L., et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2018. V. 10. P. 23529Paściak A., Marin R., Abiven L., et al. // ACS Appl Mater. Interfaces. 2022. V. 14 (29). P. 33555.Paściak A., Marin R., Abiven L., et al. // ACS Appl Mater. Interfaces. 2022. V. 14 (29). P. 33555.Jiang W., Fu Q., Wei H. // J. Mater. Sci. 2019. V. 54. P. 5743.Jiang W., Fu Q., Wei H. // J. Mater. Sci. 2019. V. 54. P. 5743.Popov A.A., Tikhonowski G.V., Shakhov P.V., et al. // Nanomaterials. 2022. V. 12. P. 1672.Popov A.A., Tikhonowski G.V., Shakhov P.V., et al. // Nanomaterials. 2022. V. 12. P. 1672.Jiang K., Smith D.A., Pinchuk A. // J. Phys. Chem. 2013. V. 117. P. 27073.Jiang K., Smith D.A., Pinchuk A. // J. Phys. Chem. 2013. V. 117. P. 27073.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.