Образцы композитов. Фото: пресс-служба УрФУ / Родион Нарудинов
Коллектив химиков Уральского федерального университета синтезировал нанокомпозит из оксида алюминия и серебра. Материал обладает сильными антибактериальными свойствами и может быть использован в биомедицинских целях: для изготовления бактерицидных волокон, защитных тканей, хирургических нитей, перевязочных материалов. Как полагают исследователи, при доработке технологии композит подойдет для покрытия имплантатов из медицинских сплавов на основе титана, а также для других задач. Описание синтеза композита и результаты проверки антибактериальной активности ученые опубликовали в «Журнале неорганической химии». Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России (проект FEUZ-2023-0016).
«Когда я писал докторскую диссертацию, я предложил и запатентовал метод синтеза, при котором происходит горение растворных прекурсоров. Берутся соли металлов, которые входят в состав сложного оксида, и органический компонент — глицин, глицерин, лимонная кислота, поливиниловый спирт или другие. Эта композиция в виде пленок поджигается, синтезируется сложный оксид. Затем подбирается температура термообработки. В итоге мы получаем наноразмерные частицы, морфологией которых, а значит и их свойствами, мы можем управлять. Это очень простой метод синтеза, который позволяет сэкономить время, удешевить процесс получения соединений и снизить выбросы вредных веществ в атмосферу», — рассказывает руководитель научного коллектива, заведующий отделом химического материаловедения УрФУ Александр Остроушко.
Сегодня существуют методы создания композиций из оксида алюминия и наночастиц серебра, но эти методы более сложные, затратные и требуют наличия дорогой техники, добавляет ученый. Уральским химикам же удалось получить нанокомпозит относительно простым и более дешевым методом для широкой сферы применения. Варьируя условия, ученые смогли создать наночастицы серебра разных размеров (от 1 до 200 нм) и форм (круглые, пластинчатые, в виде «нанокрабов» и др.). Задавая размер и форму, химики смогли влиять на свойства композита: получать пролонгированный или краткосрочный, но сильный антибактериальный эффект.
Активность композита проверили на кишечной палочке.
«Наши коллеги-биологи исследовали активность разных вариантов нанокомпозитов на кишечной палочке и выявили наиболее подходящий вариант с максимальными бактерицидными свойствами. Мы полагаем, что это показательный результат, и антибактериальное действие будет схоже и по отношению к другим патогенам», — говорит младший научный сотрудник отдела химического материаловедения УрФУ Анастасия Пермякова.
Как поясняет Александр Остроушко, методом получения нанокомпозита заинтересовались коллеги из Новосибирска и Иваново. В первом случае ученые создают остеоинтегрированные имплантаты (к примеру, для замены суставов, зубов и пр.), которые должны быть не только биосовместимы (не отторгаться организмом), но и обладать длительным антибактериальным действием (чтобы после интеграции имплантата не возникли воспаления или другие нежелательные последствия). Во втором случае исследователи создают антибактериальные ткани, которые помогут обеззаразить порез или ранение в туристическом походе, спортивных мероприятиях и других ситуациях. По мнению ученого, антибактериальная добавка может сделать готовое изделие (рубашку, футболку, форму) на 20–25% дороже, но в некоторых случаях соотношение цены и качества оправдано.
«Нанокомпозит также может быть использован в качестве носителя для лекарственных препаратов, в том числе антибактериальных, потому что наноструктурированный оксид алюминия обладает такими свойствами, как химическая инертность в среде организма, устойчивость к окислению и коррозии, механическая прочность, стабильность, низкая токсичность», — добавляет Александр Остроушко.
Отметим, разработка метода нанокомпозита проходила при содействии коллег из Института высокотемпературной электрохимии и Института химии твердого тела УрО РАН. Сейчас исследователи решили запатентовать способ получения нанокомпозитов на основе оксида алюминия и частиц серебра и подали заявку на регистрацию интеллектуальной собственности. В планах научной группы — проверить нанокомпозит на других патогенах, а также продолжить работу с коллегами из Новосибирска и Иваново.
Информация и фото предоставлены Отделом научных коммуникаций УрФУ
