„Медицина”/ 9. Гігієна та епідеміологія

Бондаренко Ю.Г.,

Білик Л.І.,

Джулай О.С.,

Чемерис І.А.,

Рига Т.М.

Черкаський державний технологічний університет

ХАРАКТЕРИСТИКА СТАБІЛЬНОСТІ ТА АНТИМІКРОБНОЇ ДІЇ КОЛОЇДНИХ РОЗЧИНІВ НАНОЧАСТИНОК СРІБЛА.

Мета. Вирішення проблеми профілактики інфекційних захворювань, шляхом знезаражування води питної призначеної для споживання людиною безпечними та ефективними методами.

Завдання. Пошук нових методів знезаражування води питної призначеної для споживання людиною.

Дана проблема на сьогодні залишається пріоритетною проблемою профілактичної медицини. Не зважаючи на значну кількість методів знезаражування води всі вони, наряду з позитивним ефектом, мають суттєві недоліки, які пов’язані зі збереженням та зміцненням здоров’я населення, що споживає знезаражену воду.

Одним з таких напрямків є робота над новими методами знезараження води з централізованих та децентралізованих джерел водопостачання з використанням наночастинок срібла як одного з найбезпечніших матеріалів, що можуть бути використані.

Матеріали та методи досліджень: срібло-найсильніший природний антибіотик з існуючих на землі. Доведено, що срібло здатне знищити більш ніж 650 видів бактерій, тому воно використовується людиною для знищення різних мікроорганізмів протягом тисячоріч, що свідчить про його стабільний антибіотичний ефект. Колоїдне наносрібло – продукт, що складається з мікроскопічних наночастинок срібла, зважених у демінералізованій та деіонізованій воді. Це продукт високих наукових технологій виробляється електролітичним методом.

Типові наночастинки срібла мають розміри 25 нм. Вони мають надзвичайно велику питому площу поверхні, що збільшує область контакту срібла з бактеріями чи вірусами, значно поліпшуючи його бактерицидні дії. Таким чином, застосування срібла у виді наночастинок дозволяє в сотні разів знизити концентрацію срібла зі збереженням усіх бактерицидних властивостей. Дія срібла є специфічною не по інфекції (як в антибіотиків), а за клітинною структурою. Будь-яка клітка без хімічно стійкої стінки (таку клітинну будівлю мають бактерії й інші організми, наприклад, позаклітинні віруси) піддається впливу срібла. Оскільки клітки ссавців мають мембрану зовсім іншого типу (така мембрана характеризується відсутністю пептидогліканів), срібло ніяким чином не діє на неї. Здатність особливим чином модифікованих наночастинок срібла тривалий час зберігати бактерицидні властивості, дозволяє заощаджувати гроші, час і зберігати трудові ресурси. У нанорозмірному діапазоні практично будь-який матеріал виявляє унікальні властивості й особливо такий метал як срібло. Іони срібла мають антисептичну активність. Значно більш високою активністю володіє розчин наночастинок срібла. Колоїдне срібло – природний антибіотик, дозволений до застосування в США Федеральною комісією з харчування і медикаментів ще в 1920 році. Співробітник Адміністрації по харчових продуктах і лікарських препаратах (FDA) США Гарольд Дэвис у листі від 13.09.1991 року повідомляв, що колоїдне срібло, використовуваний на ринку США, пройшло апробацію ще в 1938 році. Фізичні властивості наночастинок срібла відрізняються від властивостей того ж срібла (наприклад, зменшення розмірів частки приводить до зменшення її температури плавлення). Технологи навчилися виготовляти наночастинки різних розмірів, форми і хімічного складу. А от контролювати число і тип дефектів у наночастинках вони покищо не вміють. Тому в питанні щодо впливу дефектів на характеристики наночастинок залишається багато невирішених питань. Тим часом відомо, що наявність дефектів може приводити до дуже істотної зміни властивостей наночастинок.

Доведено, що вода, заражена високими концентраціями бактерій Флекснера (дизентерії), Еберта (черевного тифу), стафілокока, стрептокока й ін., ставала стерильною через одну-дві години після введення в неї срібла в кількості до 1 мг/дц³ і зберігалася знезараженою протягом багатьох днів. Наносрібло активно бере участь у зниженні життєдіяльності і припиненні розмноження чужорідних для організму бактерій, вірусів, грибків і паразитів, стимулює захисні механізми. При цьому воно не впливає на природню міклофлору організму. У той же час усі хвороботворні бактерії і віруси гинуть протягом 6 хвилинного контакту з колоїдним сріблом. Цікаво, що більш половини авіакомпаній світу використовують воду, оброблену сріблом, як спосіб захисту пасажирів від інфекцій. У багатьох країнах колоїдні іони срібла використовуються для дезінфекції води в басейнах. У Швейцарії широко застосовують срібні фільтри для води в будинках і офісах. На Міжнародній Космічній Станції вживається тільки срібна вода. Отже можна з впевненістю сказати, що використання нанотехнологій у процесах водопідготовки безперечно матиме місце в майбутньому.

Результати досліджень та їх обговорення. Проведені дослідження впливу вмісту ПАРу (поверхнево-активної речовини) аніоноактивного флокулянта магнафлоку ЛТ-25 на розмір наночасток срібла у водному розчині.

При виготовленні розчинів було відмічено велику долю осаду, що випадав у посудині після розчину нанопорошку, тобто не весь нанопорошок Ag-NaCl залишався в суспензії та зависав у воді. Це було підтверджено методом атомно-адсорбційного аналізу. У 9-му та 12-му розчинах замість закладених 50 ppm срібла було отримано лише 1,07 та 0,47 ppm Ag. Над цим варто попрацювати, щоб збільшити долю срібла, що зависає в розчині (розбити нерозчинені в воді частки нанопоршку Ag-NaCl ультразвуком, використати магнітні мішалки та ін.).

Для визначення бактерицидної активності дослідження проводили з використанням тест-мікроорганізмів Escherіchіa colі (E. coli) K12 NCTC 10538, Staphylococcus aureus (S. aureus) ATCC 6538 і Enterococcus hirae (E. hirae) ATCC 10541. Вивчення віруліцидної активності наданого зразка проводили на моделі соматичного ДНК-коліфагу Т2 (E. coli С використовували в якості бактерії-хазяїна).

Висновки. Проведені дослідження на лазерному кореляційному спектрометрі показали перспективність ПАВу ЛТ-25 при виготовленні нанорозчинів срібла. Досить стабільні та незалежні від вмісту ЛТ-25 отримані розподіли наночасток доводять можливість використання ЛТ-25 для стабілізації наночасток срібла в водних розчинах. Велика інтенсивність розсіювання лазерного променя (62-77 тис. імп./сек при діафрагмі d=1, мал.1а,в) вказує на велику кількість наночасток, а розподіл по кількості та об’єму – на їх однорідність. Відсутність великих концентрацій ПАРу в розчинах дає можливість надіятись на велику бактерицидну активність отриманих розчинів (екранування поверхні наночасток срібла мінімальне).

Досліджений зразок розчину наночасток срібла, проявляв бактерицидну активність у відношенні тест-штаму E. coli через 4 год експозиції. Антимікробна дія у відношенні інших використанних мікроорганізмів (S. aureus, E. hirae і бактеріофаг Т2) була відсутня навіть через 24 год спостереження.