Мембраны с пигментом из корня куркумы помогли подавить активность вирусов

Коллектив ученых из разных стран создал материал, способный подавлять активность вирусов. Для этого на полимерную фильтрационную мембрану с крупными порами нанесли наночастицы серебра, соединенные с куркумином. Разработку предложили использовать, например, для фильтрации воды от бактерий и вирусов или в качестве барьерного материала в медицине.

Удалить из воды бактерии и вирусы можно с помощью мембран — тонких полимерных пленок с порами. Они пропускают жидкость, но удерживают микроорганизмы или вирусы. Однако у этого метода обеззараживания есть недостаток: если поры слишком малы и соизмеримы с размерами вирусов, то фильтрация идет очень медленно, и очистка воды становится долгим и неэффективным процессом. Поэтому ученые стремятся создать быстро фильтрующие мембраны с крупными порами (в несколько раз больше размеров вирусов), которые бы при этом подавляли активность вирусных частиц. В таком случае вирусы, хотя и смогут проходить через материал, потеряют способность инфицировать клетки. При этом очистка и стерилизация воды от бактерий, клетки которых больше размера пор, будет происходить механически, как через сито. 

Ученые из Центра прикладной физики Лаборатории ядерных реакций имени Г.Н. Флерова (Дубна) с коллегами из Армении и Южной Африки обнаружили: если на мембрану с порами, диаметр которых больше размера вирусов, нанести вещества с нужными биохимическими свойствами — проходящие через нее вирусы ингибируются, то есть теряют способность проникать в клетку, связываясь с клеточными рецепторами. После этого вирус не может размножаться и «захватывать» новые клетки, а значит становится безопасным для человека.

Ученые зафиксировали на поверхности мембраны дозированные количества наночастиц серебра и куркумина. Куркумин и наночастицы серебра были выбраны на основании более ранних исследований, которые показали, что эти вещества подавляют активность вирусов различной природы, включая вирус герпеса. Кроме того, куркумин обладает антибактериальным эффектом, и поэтому часто входит в состав некоторых противовоспалительных средств.

Затем через модифицированную комплексом наночастиц серебра и куркумином трековую мембрану с помощью шприца пропустили раствор с вирусными частицами. Ученые провели несколько серий экспериментов на разных вирусах: герпеса (Herpes simplex virus-1), стоматита (Vesicular stomatitis virus), гриппа (Influenza A virus), энцефаломиокардита (Encephalomyocarditis virus). Чтобы оценить эффективность работы материала, исследователи сравнивали, насколько уменьшилось количество активных вирусных частиц в растворе после его прохождения через мембрану.

Выяснилось, что мембрана ингибировала 99% частиц вируса герпеса и вируса стоматита. При этом на вирус гриппа и вирус энцефаломиокардита влияние таких мембран было слабее: в этом случае ингибировалось от 80% до 85% частиц. Это говорит о том, что куркумин с наночастицами серебра действует избирательно, считают ученые. Несмотря на то, что поры мембраны были больше частиц вирусов, за счет нанесения смеси наночастиц серебра и куркумина обеззараживающий эффект оказался таким же сильным, как при фильтрации с мелкими порами. Это объясняется тем, что вирусы теряли способность размножаться и заражать клетки. При этом по сравнению с фильтрацией с мелкими порами этот метод на порядок быстрее и не требует использования высоких давлений. Это указывает на то, что метод подходит для более быстрого и эффективного обеззараживания воды. 

«Такие обеззараживающие мембраны могут использоваться в установках для очистки воды. В персонализированной медицине возможно их применение в качестве эффективного покровного материала для ран и ожогов: на пораженные и от этого более уязвимые участки кожи не попадут вирусы и бактерии. В дальнейшем мы планируем создать композитные противовирусные и бактерицидные материалы для медицинских изделий — например, инфузионные фильтры для тонкой очистки лекарств или респираторы, — которые не нужно будет обеззараживать», — рассказал основной исполнитель проекта Александр Нечаев, кандидат химических наук, заместитель начальник Центра прикладной физики Лаборатории ядерных реакций имени Г.Н. Флерова ОИЯИ.

Работы инициировал академик Юрий Оганесян, в исследованиях также принимали участие ученые из Ереванского государственного университета, Института молекулярной биологии НАН РА (Армения) и Университета Нельсона Манделы (Южная Африка).

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Surfaces and Interfaces.