Петербургские ученые из Университета ИТМО и НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Пастера выяснили, что при обработке наночастиц из латуни ультразвуком улучшаются их антибактериальные свойства. Статья о проделанной научной работе опубликована в журнале Ultrasonics Sonochemistry.
Хорошо известны антибактериальные лекарственные средства – антибиотики. Однако бактерии способны вырабатывать к ним устойчивость, и из-за широты применения антибиотиков эта проблема в настоящий момент стоит наиболее остро. Это объясняет необходимость разработки альтернативных антибактериальных средств. Большим потенциалом в этой сфере обладают наночастицы на основе металлов и их оксидов. Так, например, общеизвестен факт об обеззараживающих свойствах серебра, но любопытны и другие металлы. Ионы меди могут менять свой заряд, отдавая электрон другому соединению, например перекиси водорода, а это ведет к образованию активных форм кислорода. Они обладают разрушающим эффектом. Механизм действия ионов цинка работает иначе: он связывается с некоторыми белками, из-за чего нарушается работа организма бактерий, и они погибают.
Санкт-Петербургские исследователи в своей работе изучали действие ультразвука на наночастицы из латуни – сплава меди и цинка. Ультразвук представляет собой звуковые волны высокой частоты, которые при действии на жидкость являются причиной любопытного явления – кавитации. При этом явлении вокруг частиц образуются пузырьки жидкости, которые схлопываются и образуют небольшие области с высоким давлением и температурой. Из-за этого на поверхности частиц образуются вмятины. Это не только способствует увеличению площади поверхности частиц, но и приводит к их зонированию. На поверхности частиц появляются участки, которые различаются по структуре и свойствам.
Как показали ученые, при действии ультразвука на наночастицы из латуни на поверхности образуются участки, которые в основном содержат медь, и участки, на которых в основном присутствует цинк. Такая структура, по мнению исследований, может оказаться более действенной против бактерий.
Свои догадки исследователи подтвердили, применив обработанные ультразвуком наночастицы, чтобы подавить рост кишечной палочки. Они также разработали математическую модель, объясняющую происходящие при обработке процессы. Кроме того, ученые показали, что, регулируя параметры ультразвука, можно управлять фракционным составом наночастиц.
«Это позволяет нам управлять и свойствами латунных частиц. Все зависит от того, против каких патогенных микроорганизмов мы хотим бороться, какие метаболические пути и структуры нам нужно поразить. Например, ионы меди обладают более обширным действием и эффективны против патогенов, не нуждающихся в кислороде, в то время как ионы цинка более избирательны — они свяжутся только с определенными участками белков. Варьируя соотношение фракций столь простым способом, как ультразвуковая обработка, мы можем создать идеальные антимикробные повязки, ускоряющие заживление инфицированных ран», — рассказала Светлана Уласевич, руководитель группы биомиметических материалов НОЦ инфохимии Университета ИТМО.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
