Наночастицы оксида меди показали длительное биоцидное действие

Международный коллектив ученых из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Федерального исследовательского центра химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, Института молекулярной генетики НИЦ «Курчатовский институт» и Российско-Вьетнамского научно-технологического центра тропических исследований создал новый биоцидный материал – хлопковую ткань с покрытиями из наночастиц оксида меди. Полученная ткань подавляет развитие целого ряда патогенов, при этом она устойчива в тропическом климате, не опасна для кожи человека и существенно доступнее, чем известные аналоги. Результаты работы опубликованы в журнале Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics, научный релиз размещен на агрегаторе научной информации Inscience.Pro.

Создание тканей с бактерицидными свойствами – один из трендов текстильной промышленности последних лет. Антибактериальные свойства ткани востребованы для медицинских применений в связи с широким распространением штаммов бактерий, которые устойчивы к антибиотикам. Такие материалы очень популярны в быту, поскольку помогают предотвратить возникновение неприятных запахов.

Новой тенденцией в этом направлении является использование в качестве бактерицидного компонента наночастиц оксидов металлов. В ИОНХ РАН исследователи получили хлопчатобумажную ткань с покрытием из наночастиц оксида меди. Наночастицы проявляют широкий спектр биоцидных свойств и эффективно подавляют жизнедеятельность бактерий, грибков и простейших, но при этом безопасны для человека.

Международный коллектив авторов из Москвы и Вьетнама провел масштабное исследование, посвященное изучению биоцидных свойств хлопковых тканей с покрытиями из наночастиц оксида меди в тропическом климате. Для прочного закрепления наночастиц на ткани и создания долговечного покрытия была использована разработанная в ИОНХ РАН технология нанесения с использованием ультразвуковой обработки. Такой метод обеспечивает равномерное распределение наночастиц и допускает крупномасштабное производство. Воздействие мощного ультразвука позволяет наночастицам проникнуть глубоко внутрь волокон ткани. Ученые провели ряд экспериментов, показывающих, что даже при длительном замачивании в воде наночастицы оксида меди не отделяются от хлопка.

Полевые испытания бактерицидных свойств полученных тканей провели во Вьетнаме, так как в тропическом климате скорость размножения микроорганизмов и их биологическое разнообразие куда выше. В таком климате ткань подвергается повышенной нагрузке за более короткий срок. Испытания длились 12 месяцев, и в течение всего этого срока биоцидные свойства полученных тканей сохранялись.

Исследование прокомментировала автор статьи, сотрудник Лаборатории новых антибактериальных координационных соединений ИОНХ РАН Варвара Веселова: «Нашей задачей было создать дешевые, эффективные и безопасные бактерицидные ткани. Было очень важно подтвердить, что наночастицы оксида меди не растворяются с образованием вредных ионов меди. Для этого мы применили два взаимодополняющих метода: масс-спектрометрию с индуктивно-связанной плазмой и так называемые lux-биосенсоры, то есть специальные бактерии, которые начинают светиться в присутствии даже ультрамалых концентраций ионов меди.

На следующем этапе были проведены масштабные и длительные натурные испытания ткани. На климатической испытательной станции Хоа Лак в пригороде Ханоя образцы экспонировались 12 месяцев, и каждый месяц проводился анализ количества и типов микроорганизмов на ткани. Количество микроорганизмов на полученных тканях в течение всего срока испытаний было в 100–1000 раз меньше, чем на тканях без обработки. Такие испытания очень ценны, потому что в подавляющем большинстве исследований свойства бактерицидных материалов проверяют на одном-двух видах бактерий. Но ведь в реальности на материал воздействуют десятки видов бактерий, простейших и одноклеточных грибов одновременно. Полевые испытания позволяют проверить реальную эффективность созданного материала».

По словам авторов, использование технологичного способа обработки, невысокая стоимость и доступность исходного сырья, безопасность наночастиц при контакте с кожей позволяют получать ткани, долго сохраняющие высокую прочность даже на открытом воздухе при относительной влажности более 90 %.

Работа по нанесению антибактериального покрытия и характеризации полученных материалов была выполнена в рамках государственного задания Института общей и неорганической химии им. Курнакова РАН. Работа по определению антибактериальной активности текстильных материалов in vitro проводилась в рамках тематического плана государственного задания Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”. Полевые испытания проводили в рамках Программы научно-исследовательских и технологических работ совместного Российско-вьетнамского центра тропических исследований и технологий на 2020–2024 годы (ECOLAN T-1.13).