На Урале разработали антибактериальный нанокомпозит для медицины

Фотографии композитов.

Химики Уральского федерального университета создали нанокомпозит из оксида алюминия и серебра с сильными антибактериальными свойствами. Материал можно применять в биомедицине: для производства бактерицидных волокон, защитных тканей, хирургических нитей, перевязочных материалов. Исследователи считают, что при совершенствовании технологии композит подойдет для покрытия имплантатов из медицинских сплавов на основе титана и других задач. Результаты проверки антибактериальной активности опубликованы вместе с описанием синтеза композита. опубликовали Исследование опубликовано в журнале «Журнал неорганической химии». Работу провели в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (проект FEUZ-2023-0016).

«В процессе написания докторской диссертации я разработал и запатентовал метод синтеза, при котором горит растворимый прекурсор. Используются соли металлов из состава сложного оксида и органический компонент — глицин, глицерин, лимонная кислота, поливиниловый спирт или аналогичные вещества. Эта композиция в виде пленок поджигается, синтезируется сложный оксид. Далее определяется температура термообработки. В итоге получаются наноразмерные частицы, морфологией которых, а значит и их свойствами, можно управлять. Это простой метод синтеза, позволяющий сэкономить время, удешевить процесс получения соединений и снизить выбросы вредных веществ в атмосферу», — рассказывает руководитель научного коллектива, заведующий отделом химического материаловедения УрФУ Александр Остроушко.

Существуют методы создания композиций из оксида алюминия и наночастиц серебра, однако они сложные, требуют дорогих технологий и высокой стоимости. Уральским химикам удалось получить нанокомпозит простым и более доступным способом для широкого применения. Изменяя условия, ученые создали наночастицы серебра разных размеров (от 1 до 200 нм) и форм (круглые, пластинчатые, в виде «нанокрабов» и др.). Регулируя размер и форму частиц, химики влияли на свойства композита: получали пролонгированный или краткосрочный, но сильный антибактериальный эффект.

Влияние композита изучили на бактериях кишечной палочки.

Биологи из числа коллег исследовали активность различных вариантов нанокомпозитов на кишечной палочке, выявив оптимальный вариант с наибольшими бактерицидными свойствами. Предполагается, что антибактериальное действие будет таким же и по отношению к другим патогенам.

Александр Остроушко говорит, что 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 может служить основой для лекарственных препаратов, например, антибактериальных, благодаря наноструктурированному оксиду алюминия с химической инертностью в организме, устойчивостью к окислению и коррозии, механической прочностью, стабильностью и низкой токсичностью.

Разработка метода нанокомпозита прошла при поддержке коллег из Института высокотемпературной электрохимии и Института химии твердого тела УрО РАН. Исследователи решили запатентовать способ получения нанокомпозитов на основе оксида алюминия и частиц серебра, подав заявку на регистрацию интеллектуальной собственности. Научная группа планирует проверить нанокомпозит на других патогенах, а также продолжить работу с коллегами из Новосибирска и Иваново.

Научные коммуникации УрФУ предоставили информацию и фотографии.