Новый биоразлагаемый наноматериал оказался способен к самодезинфекции

Во время пандемии коронавируса ношение масок стало одной из главных профилактических мер. Они действуют как барьер для предотвращения передачи инфицированных капель и аэрозолей при чихании и кашле, однако не могут полностью не допустить заражения. Даже наиболее эффективные хирургические четырехслойные маски и трехслойные маски с клапаном N95 обеспечивают 80-90% защиты в течение четырех часов; но значительно хуже, чем хлопковые, пропускают воздух и могут вызывать дискомфорт при длительном использовании. Кроме того, существует риск вторичного заражения из-за миграции возбудителей в фильтрующем слое, а частая смена масок может привести к проблемам их утилизации и ухудшению состояния окружающей среды.

Российские исследователи разработали экологически безопасный и масштабируемый способ создания самодезинфицирующихся нановолокон. Основу из поликапролактона — легкую, дышащую и очень пористую — изготовили методом электроспининга, затем на нее нанесли плазмой полимерный слой, содержащий карбоксильные группы. С помощью последних на поверхности нановолокна равномерно распределялись наночастицы серебра. Антибактериальные свойства этого металла обусловлены его способностью выделять ионы в присутствии жидкости. Ионы серебра могут разрушать клеточные мембраны бактерий и препятствовать репликации их ДНК и синтезу белка, а также подавлять работу разных ферментов, что приводит к гибели микроорганизмов. 

Чтобы проверить, насколько эффективно будут выделяться ионы серебра, авторы поместили мембраны в воду. В первые три часа концентрация металла была максимальной, в течение последующих 69 часов скорость выделения снижалась и выходила на плато.

Далее была проверена противомикробная активность в отношении грибков, грамотрицательных и грамположительных бактерий, в том числе патогенных кандид и золотистого стафилококка. Прежде всего, на модифицированных мембранах не формировались биопленки, которые не только повышают выживаемость патогенов, но и становятся своего рода «лабораторией» по приобретению ими новых признаков вроде лекарственной устойчивости. Через шесть часов после засеивания мембран микроорганизмами ученые наблюдали 100% антибактериальную активность в отношении Escherichia coli и Candida auris, то есть все микробы погибли. В случае других штаммов, Candida parapsilosis, Candida albicans и Staphylococcus aureus, через шесть часов показано снижение количества колониеобразующих единиц примерно вдвое, а через сутки и вовсе до нуля.

Таким образом, исследователи продемонстрировали антибактериальную и противогрибковую активность своей разработки, а значит, она может быть полезна при создании раневых повязок, медицинских масок, фильтров для воды и воздуха. Также за счет плазменной обработки можно контролировать высвобождение ионов серебра, что позволит сохранить баланс между их эффективностью и безопасностью. Наконец, производство материала достаточно просто и масштабируемо, а сам он биоразлагаемый и продукты его распада безопасны как для организма человека, так и для окружающей среды.