27 June 2023, 10:00 Анна Солдатенко

Новый биоразлагаемый наноматериал оказался способен к самодезинфекции

Новый биоразлагаемый наноматериал оказался способен к самодезинфекции
Слева: изображения нановолокон, полученные методом СЭМ, и элементная карта, показывающая распределение наночастиц серебра на поверхности материала. Справа: результаты исследования антимикробной активности мембран

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.

News article publications

Read also

Наночастицы помогли защитить ткани от тропических микроорганизмов
При помощи ультразвука авторы внедрили оксидные наночастицы глубоко в текстиль, что надолго предотвратило размножение на нем бактерий, простейших и грибков, не только вызывающих гниение ткани, но и потенциально опасных для людей
Materials Science
Microbiology
Nanotechnology
7 December 2022
Новые самоочищающиеся материалы смогут уничтожать токсины и микробов
Для этого ученые объединили ферменты, антибиотики и наночастицы металлов
Enzymology
Materials Science
Microbiology
Nanotechnology
2 June 2022
Предложен способ получения антибактериальных наноповязок с медным покрытием
Научный коллектив НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из Чехии и Новосибирска представил способ получения наноструктурированных повязок с медным покрытием. С одной стороны, высвобождаемые ионы металла убивают бактерии, а с другой — стимулируют регенерацию тканей.
Materials Science
Medicine
Microbiology
Nanotechnology
17 December 2021
Обнаружены новые особенности спирального антиферромагнетика GdRu2Si2
Международная команда физиков изучила энергетическую структуру спирального антиферромагнетика GdRu2Si2. Были обнаружены новые особенности, что позволит улучшить приборы, использующие магнитную память.
Materials Science
Nanotechnology
Spectroscopy
26 December 2023
Покрытие с наностолбиками защитит силиконовые импланты от бактерий
Ученые из МФТИ, Института биохимии и генетики УФИЦ РАН и Тамбовского государственного технического университета разработали покрытия, которые обезопасят от микробного загрязнения импланты, вживляемые в человеческий организм.
"Smart" materials
Materials Science
Nanotechnology
23 August 2023
«Электронный нос» будет контролировать безопасность пластика вместо людей
Вместе с методами машинного обучения сенсор поможет точнее отслеживать содержание потенциально вредных веществ во вторичном пластике — отличить его от первичного уже удалось с точностью до 98,5%
Machine learning
Materials Science
Nanotechnology
Sensors
18 July 2023