Создан универсальный материал для защиты от ядов

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.

Директор Института биомедицинской инженерии Фёдор Сенатов на визионерской сессии «Прекрасное не далеко. Квантовый мир завтрашнего дня»Директор Института биомедицинской инженерии Фёдор Сенатов на визионерской сессии «Прекрасное не далеко. Квантовый мир завтрашнего дня»