Derzeit befassen sich zahlreiche weltweit führende Labore mit der Entwicklung verschiedener Arten von multifunktionalen Nanopartikeln, die als Behälter für die Verabreichung von Arzneimitteln verwendet werden können, was zur Entwicklung vieler innovativer Strategien für die Diagnose und Behandlung von Krankheiten und neuer Ansätze für die personalisierte Medizin geführt hat. Es ist erwiesen, dass Nanopartikel effektiv zur Erkennung, Visualisierung und Behandlung verschiedener Tumore eingesetzt werden können. Die in diesem Projekt vorgeschlagenen Nanocontainer auf der Grundlage poröser Silizium-Nanostrukturen (pSi NSs) haben eine Reihe unbestreitbarer Vorteile gegenüber anderen anorganischen Nanostrukturen, die für die Verabreichung von Medikamenten verwendet werden. Der Hauptvorteil ist ihre erwiesenermaßen hohe Biokompatibilität, aber auch ihre vollständige biologische Abbaubarkeit, wie zuvor von der Gruppe von Dr. Sivakov veröffentlicht wurde. Aufgrund der Einfachheit der Modifizierung von pSi NSs ist es möglich, die gezielte Abgabe verschiedener Arzneimittel (hydrophobe und hydrophile Arzneimittel, Proteine, Peptide, DNA usw.) in die Zellen in den erforderlichen Zeitintervallen zu gewährleisten. Aufgrund der Photolumineszenz-Eigenschaften von pSi NPs können diese auch als Kontrastmittel für die Bio-Bildgebung eingesetzt werden. Im Rahmen dieses Projekts werden sich die beteiligten Wissenschaftler der Universität Vilnius auf die Synthese und Oberflächenmodifikation (hydrophob, hydrophil) neuartiger aufwärtskonvertierender Nanopartikel (UCNPs) mit Kern-Schale-Architektur konzentrieren, wobei die gewünschten optischen Eigenschaften der UCNPs durch verschiedene Kombinationen von Lanthan-Ionen im Kern und in der Schale der synthetisierten Partikel erreicht werden sollen. Allerdings ist die Emission von UCNPs im roten Spektralbereich weniger intensiv als im sichtbaren oder UV-Bereich (im Falle von Partikeln, die mit Tm3+-Ionen dotiert sind). Daher sind neue Ansätze zur Erhöhung der Emissionen im roten Bereich des Spektrums nach wie vor sehr wünschenswert. Aus diesem Grund ist es interessant herauszufinden, ob es möglich ist, neuartige UCNPs-Silizium-(Nano-)Komposite zu entwickeln, bei denen die relativ energiereiche Emission (UV – 600 nm) von UCNPs, die mit einem NIR-Laser angeregt wird, effektiv von Silizium-Nanostrukturen adsorbiert werden kann, was zu einer Silizium-Nanostrukturen adsorbiert werden, was zu einer Erhöhung der Systememission im roten Spektralbereich führt. In der jüngeren Literatur wird über verschiedene Ansätze berichtet, UCNPs mit funktionellen Materialien wie Silizium und Titandioxid zu kombinieren, um die sensorischen oder photokatalytischen Eigenschaften zu verbessern.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass alle zuvor diskutierten Ansätze es ermöglichen, die mögliche Energieübertragung von UCNPs auf SiNSs und die Verbesserung der roten Emission zu erklären. Nach unserem Kenntnisstand und den Berichten in der Literatur wurde die Verbesserung der roten Emission von porösen und biokompatiblen Silizium-Nanostrukturen durch ihre Integration mit UCNPs noch nicht untersucht. Die im Rahmen des vorgeschlagenen bilateralen Projekts vorgeschlagene wissenschaftliche Idee hat ein hohes Neuheitspotenzial, da es keine oder nur wenige Arbeiten über die Wechselwirkung zwischen funktionellen Nanopartikeln und aufwärtswandelnden Nanostrukturen gibt. Unter diesem Gesichtspunkt hat das Projekt ein hohes Innovations- und Potenzial für eine langfristige, fruchtbare wissenschaftliche Zusammenarbeit zwischen den beteiligten Gruppen und Institutionen.

Dieses Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert