Написати автору Надання антибактеріальних/антивірусних властивостей матеріалам медичного призначення шляхом модифікування наночастинками срібла й міді
DOI: https://doi.org/10.15407/hftp16.01.063
Анотація
В умовах сучасності, особливо під час епідемій і пандемій, захист дихальних шляхів стає особливо важливим. Одним із найефективніших засобів захисту від повітряно-крапельних інфекцій, як-от грип, ГРВІ та COVID-19 є 3-шарова медична маска. Метою даної роботи було модифікування наночастинками (НЧ) Ag та суміші НЧ Ag й Cu матеріалів медичного призначення для надання їхній поверхні антибакте-ріальних/антивірусних властивостей.
Дослідження адсорбційних властивостей тканини медичного призначення (методом БЕТ визначали питому поверхню та розподіл пор по розмірах від їхнього радіуса у дослідженому зразку полотна) показало, що її поверхня характеризується наявністю мікро- мезо- та макропор, саме тому, крім високої адсорбційної ємності по відношенню до різних речовин, вона може бути використана для модифікування НЧ методом адсорбції з розчинів. Наночастинки інкапсулюються пористою структурою тканини та утримуються в мезопорах розміром 2–50 нм, ймовірно, за рахунок дії капілярних сил. Для модифікування полотна застосували НЧ, імплантовані фізичним способом (з використанням іонно-плазмової технології в екологічно чистому технологічному циклі, технологія ELIPS) у харчовий гліцерин і стабілізовані в ньому без додаткових хімічних реагентів. Дослідження вихідної суспензії з НЧ Ag й Cu та структурні перетворення іммобілізованих НЧ на поверхні тканини виконували методом електронної мікроскопії та мікрорентгеноспектрального аналізу.
Результати комплексного дослідження антивірусної, антимікробної, та антимікотичної активності НЧ Ag та суміші НЧ Ag й Cu показали, що за концентрації НЧ 10 ppm спостерігається бактерицидний, фунгіцидний і вірулецидний ефекти. Композити суміші НЧ Ag й Cu, стабілізовані НЧ діоксиду кремнію, були активнішими щодо пригнічення росту бактерій як грамнегативних, так і грампозитивних, ніж без додавання НЧ діоксиду кремнію.
Модифіковані НЧ тканини можна рекомендувати для виготовлення середнього шару 3-шарових медичних масок, медичних перев’язувальних матеріалів, різноманітних прокладок для нижньої білизни, дитячих пелюшок і підгузків, постільної білизни, медичної форми та інших видів товарів медичного призначення.
Ключові слова
Посилання
1. Firdos Alam Khan. Materials for Medical Applications. Principles and Practices. (Oxon, RC Press Taylor and Francis group, LLS, 2024).
2. Normile P.S., De Toro J.A., Binns Ch. Effectiveness of Silver Nanoparticles Deposited in Facemask Material for Neutralizing Viruses. Nanomaterials. 2022. 12(15): 2662. https://doi.org/10.3390/nano12152662
3. Eremenko A.M., Petrik I.S., Rudenko A.V. Targeted requirements for biomedical nanomaterials based on dispersed oxides and textiles modified with metal NPS. Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni. 2023. 14(3): 300. https://doi.org/10.15407/hftp14.03.300
4. Rehan M., Mashaly H.M., Mowafi S., El-Kheir A.A., Emam H.E. Multi-functional textile design using in-situ Ag NPs incorporation into natural fabric matrix. Dyes Pigm. 2015. 118: 9. https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2015.02.021
5. Liao M., Liu H., Wang X., Hu X., Huang Y., Liu X., Brenan K., Mecha J., Nirmalan M., Lu J.R. A technical review of face mask wearing in preventing respiratory COVID-19 transmission. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2021. 52: 293. https://doi.org/10.1016/j.cocis.2021.101417
6. Kim J., Kwon S., Ostler E. Antimicrobial effect of silver-impregnated cellulose: potential for antimicrobial therapy. J. Biol. Eng. 2009. 3: 20. https://doi.org/10.1186/1754-1611-3-20
7. Andrusyshyna I.N. Metal nanoparticles: methods of obtaining, physicochemical properties, methods of research and toxicity assessment. Modern Problems of Toxicology. 2011. 3: 5. [in Russian].
8. Chekman I.S., Movchan B.A., Zahorodnyi M.I., Gaponov Y.V., Kurapov Y.A., Krushynskaya L.A., Kardash M.V. Nanosilver: Production technologies, pharmacological properties, indications for use. Preparaty i Technologii. 2008. 51(5): 32. [in Ukrainian].
9. Christian P., Kammer F., Baalousha M., Hofmann Th. Nanoparticles: structure, properties, preparation and behavior in environmental media. Ecotoxicology. 2008. 17: 326. https://doi.org/10.1007/s10646-008-0213-1
10. Ullah Khan S., Saleh T.A, Wahab A., Khan M.H.U., Khan D., Ullah Khan W., Rahim A., Kamal S., Ullah Khan F., Fahad S. Nanosilver: new ageless and versatile biomedical therapeutic scaffold. Int. J. Nanomedicine. 2018. 13: 733. https://doi.org/10.2147/IJN.S153167
11. Panacek A., Kvitek L., Prucek R., Kolar M., Vecerova R., Pizurova N., Sharma V.K., Nevecna T., Zboril R. Silver Colloid Nanoparticles: Synthesis, Characterization, and Their Antibacterial Activity. Phys. Chem. B. 2006. 110(33): 16248.
12. Marinescu L., Ficai D., Oprea O., Marin A., Ficai A., Andronescu E., Holban A.-M. Optimized Synthesis Approaches of Metal Nanoparticles with Antimicrobial Applications. J. Nanomater. 2020. 2020(4): 1. https://doi.org/10.1155/2020/6651207
13. Deshmukh S.P., Patil S.M., Mullani S.B., Delekar S.D. Silver nanoparticles as an effective disinfectant: A review. Mater. Sci. Eng. C. 2019. 97: 954. https://doi.org/10.1016/j.msec.2018.12.102
14. Chekman I.S., Mariyevskyi V.F., Rybalko S.L., Davtyan L.L., Dididkin G.G., Simonov P.V., Maletska Z.V. Antivirus activities of metal nanoparticles: a view of the problem. Ukrainian Medical Journal. 2015. 5(102): 45. [in Ukrainian].
15. Siddiqi K.S., Husen A., Rao R.A.K. A review on biosynthesis of silver nanoparticles and their biocidal properties. J. Nanobiotechnol. 2018. 16(1): 14. https://doi.org/10.1186/s12951-018-0334-5
16. Chwalibog A., Sawosz E., Hotowy A., Szeliga J., Mitura S., Mitura K., Grodzik M., Orlowski P., Sokolowska A. Visualization of interaction between inorganic nanoparticles and bacteria or fungi. Int. J. Nanomed. 2010. 5: 1085. https://doi.org/10.2147/IJN.S13532
17. Elechiguerra J.L., Burt J.L., Morones J.R., Camacho-Bragado A., Gao X., Lara H.H., Yacaman M.J. Interaction of silver nanoparticles with HIV-1. J. Nanobiotechnol. 2005. 3: 6. https://doi.org/10.1186/1477-3155-3-6
18. Kisterska L.D., Loginova O.B., Sadoknhin V.V., Sadokhin V.P. Innovative technology for the production of new generation biocompatible nanodisinfectants. Visnyk NAN Ukrainy. 2015. 1: 39. [in Ukrainian].
19. Kisterska L.D., Loginova O.B., Lysovenko S.O., Tkach V.M. Study of Silver and Copper Nanoparticles by Electron and Atomic Force Microscopy. Powder Metall. Met. Ceram. 2019. 58(5-6): 257. https://doi.org/10.1007/s11106-019-00076-x
20. Lv X., Wang P., Bai R., Cong Y., Suo S., Ren X., Chen Ch. Inhibitory effect of silver nanomaterials on transmissible virus-induced host cell infections. Biomaterials. 2014. 35(13): 4195. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2014.01.054
21. Ruparelia J.P., Chatterjee A.K., Duttagupta S.P., Mukherji S. Strain specificity in antimicrobial activity of silver and copper nanoparticles. Acta Biomater. 2008. 4(3): 707. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2007.11.006
22. Prado J.V. Vidal A.R., Duran N.C. Application of copper bactericidal properties in medical practice. Revista Medica de Chile. 2012. 140(10): 1325. https://doi.org/10.4067/S0034-98872012001000014
23. Kisterska L.D., Loginova O.B., Kondratiuk T.O., Beregova T.V., Boshytska N.V. Biostability of polyester fabric modified with nanodispersed silver suspension. Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine. 2022. 1: 124. [in Ukrainian].
24. Sing K.S.W., Haul R.A.W., Moscou L., Pierotti R.A., Rouquerol J., Siemieniewska T. Reporting physisorption data for gas/solid systems with special reference to the determination of surface area and porosity (recommendations). Pure Appl. Chem. 1985. 57(4): 603. https://doi.org/10.1351/pac198557040603
25. Report of the L.V. Hromashevsky Institute of Epidemiology and Infectious Diseases of the National Academy of Medical Sciences of Ukraine. 2020. https://www.nanofluid.com.ua/ [in Ukrainian].
26. Kruyt H.R. Colloid science. V. 1. Irreversible systems. (Amsterdam, Elsevier Publishing, 1952).
27. Derygin B.V. The theory of stability of colloids and films. Surface forces. (Moscow: Nauka, 1986). [in Russian].
28. Yang R.T. Adsorbents: fundamentals and applications. (Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, 2003).
29. Mendoza R., Oliva J., Rodriguez-Gonzalez V. Effect of the micro-, meso- and macropores on the electrochemical performance of supercapacitors. A review. Int. J. Energy Res. 2022. 6: 6989. https://doi.org/10.1002/er.7670
30. Diyuk V.E. Carbon sorbents. Obtaining, structure and properties. (Kyiv, VPC "Kyivskiy Universitet", 2017). [in Ukrainian].
DOI: https://doi.org/10.15407/hftp16.01.063
Copyright (©) 2025 A. V. Rudenko, L. D. Kisterska, O. B. Loginova, S. L. Rybalko, H. B. Solodukha, A. M. Pochynok
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.