Химики из НИТУ «МИСиС», совместно с МГУ имени Ломоносова синтезировали новые волокнистые материалы, модифицированные наночастицами металлов и ферментом, расщепляющим сложные органические соединения. Маски, фильтры и защитные костюмы на их основе могут применяться для эффективной нейтрализации различных токсинов – газов, химических ядов, паров, а также бактерий. Результаты работы опубликованы в международном научном журнале Molecular Science.
Большинство материалов для химической и биологической защиты являются узкоспециализированными и их используют в основном военные. При этом многие люди ежедневно сталкиваются с опасными веществами в быту и профессиональной деятельности. Это ситуации, связанные с утечкой химических и биологических агентов на производствах, применением ядохимикатов в сельском хозяйстве, контактом с патогенными микроорганизмами при хранении сельскохозпродукции и тд.
Ученые НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из МГУ имени М.В. Ломоносова и института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН для решения проблемы бытовой защиты разработали новые волокнистые материалы двойной функциональности, объединив современные методы нано- и и биотехнологии. Соединение фермента гидролазы, который расщепляет сложные органические соединения с присоединением воды, и наночастиц на волокнистой основе обеспечило полученному материалу двойную защиту — от химических реагентов и бактериальных ядов.
«Общим подходом к противодействию химическим и биологическим опасностям по-прежнему является изоляция от них. Целью настоящей работы было комбинирование фермента фосфорорганической гидролазы с гексагистидиновой меткой и бактерицидных волокнистых материалов, модифицированных наночастицами металлов цинка и тантала. Комбинации наночастиц металлов и ферментов по результатам лабораторных испытаний оказались более эффективными по сравнению с комбинациями тех же ферментов с антибиотиками (полимиксинами), что позволило на порядки уменьшить применяемые количества при том же эффекте», — рассказал соавтор разработки доцент кафедры физическойхимии НИТУ «МИСиС» Георгий Фролов.
Для получения материала наночастицы металлов (цинк или тантал) наносили на волокнистую основу совместно с полимерными комплексами ферментов и полипептидов, являющихся их стабилизаторами. Таким образом, путем несложной процедуры одновременного нанесения, ученым удалось соединить два типа активных веществ в единый многофункциональный материал, показавший высокую степень био- и химической защиты.
«Результаты испытаний зафиксировали, что заметно увеличивалась гибель грамположительных и грамотрицательных бактериальных клеток из дважды модифицированных волокнистых материалов (до 2,9 раза), тогда как фермент сохранял свою гидролитическую активность в реакции. Материалы с ферментом и наночастицами цинка оказались более эффективными против Bacillus subtilis.клеток (до 2,1 раза), а наночастицы тантала действовали преимущественно на кишечную палочку (до 1,5 раза)», — подчеркнул Георгий Фролов.
Как отметили разработчики, в работе использовались типичные полусинтетические волокнистые материалы, широко доступные в продаже и состоящие из смеси вискозы и полиэстера. Доступность исходного сырья и несложная процедура синтеза может серьезно ускорить коммерциализацию полученного материала.
