Такой материал пригодится, в частности, в составе покрытий различных поверхностей, которым нужна длительная защита от бактериального загрязнения, например медицинских инструментов.
Один из наиболее известных материалов с антибактериальными свойствами — серебро. Ионы этого металла нарушают работу ферментов бактерий, что приводит к образованию токсичных форм кислорода и, в итоге, гибели микроорганизмов. Лучший эффект при этом проявляет коллоидное серебро, состоящее из наночастиц — чем меньше их размер, тем сильнее антимикробный эффект.
Ученые из Губкинского университета,Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН, Химического института Сан Карлоса (Бразилия) и Медицинского университета Караганды (Казахстан) разработали материал с антибактериальным и антибиопленочным эффектом. Он представляет собой композит из наночастиц серебра и фосфорномолибденовой кислоты на носителе из природного минерала галлуазита.
Серебро, нанесенное в виде наночастиц на глинистый носитель, обеспечило антибактериальные свойства материала, а фосфорномолибденовую кислоту авторы использовали, чтобы увеличить бактерицидную активность материала как за счет действия самой кислоты, так и за счет ускорения высвобождения ионов серебра. Такой эффект обеспечивается тем, что фосфорномолибденовая кислота изменяет кислотность среды и, предположительно, играет роль слабого окислителя.
Авторы проверили антибактериальную активность материала, нанося его в плавающие культуры и на биопленки бактерий Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa и Acinetobacter baumannii, вызывающих такие внутрибольничные инфекции как пневмония, болезни мочевыводящих путей и заражение ран.
Эксперименты показали, что композит в концентрации 1 грамм на литр подавляет рост Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa и Acinetobacter baumannii на 35%, 49% и 46% соответственно, что оказалось в два раза более эффективным результатом по сравнению с обычными наночастицами серебра.
Кроме того, материал снизил жизнеспособность биопленок этих бактерий более чем на четыре порядка. Несмотря на то, что изготовленный композит необходимо применять в большей концентрации, чем антибиотики, ученые рассчитывают, что созданные по этому принципу материалы позволят предотвратить распространение бактерий, устойчивых к антибиотикам.
Полученный материал можно использовать в составе красок или других материалов для обработки поверхности предметов, мебели, инструментов. Кроме того, при замене фосфорномолибденовой кислоты на биосовместимые компоненты появляется перспектива использовать такие материалы в медицине.
«Проведение хирургических операций часто осложняют хронические болезни пациента или процессы нагноения, возникающие из-за бактериальных заражений. Приходится добавлять локально много антибиотиков, что может вызвать устойчивость бактерий к ним. Сейчас мы работаем над тем, чтобы наш материал можно было включать в состав костных цементов или покрывать им поверхность имплантов, чтобы повысить их приживаемость и избежать нагноения после операции», — рассказал руководитель проекта Дмитрий Копицын, ведущий научный сотрудник Губкинского университета.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале JCIS Open.
