Микромоторы на основе серебра убивают бактерии, свободно плавая в воде

Исследователи из Института химических исследований Каталонии (ICIQ) разработали простую технологию получения микроскопических антимикробных кристаллов. Они запускаются от света, высвобождая вещества с противомикробной активностью.


Не позднее чем 3000 лет назад в Древней Греции додумались использовать соли серебра для защиты ран от заразы. Соли эти были в ходу как одно из немногих — и недостаточных — средств борьбы, пока век тому назад Александр Флеминг не открыл первый антибиотик. Но совершённая британским микробиологом революция в лечении инфекционных заболеваний не стала полным триумфом. В ответ микробы вскоре начали приобретать устойчивость к таким лекарствам. Бактерии, которые существуют на планете дольше нас, нашли способы бороться с различными антибиотиками, и сегодня резистентность микробов — серьёзная проблема для медицины.

Но ведь за тысячи лет ничего подобного в ответ на серебро микробы не придумали! Соли серебра и стали основой микроскопических кристаллов (микромоторов). Сконструировали их упомянутые каталонские специалисты.

Внешне микроизделия очень похожи по форме на военное заграждение, которое в древности применяли против пехоты и конницы. Неприятные шипы для разбрасывания под ноги были известны как чеснок, железные рогульки, подмётные каракули, триболы, триволы и так далее, и тому подобное. В действительности каждый из четырёх лучей полученных микроструктур достигает в длину всего 5 микрометров.

Созданным кристаллам с серебром дали вполне научное название «микромоторы», потому что они перемещаются в водных средах автономно. И, передвигаясь, они обезвреживают бактерии. В общем, учёные изобрели многообещающий инструмент в том числе для очистки сточных вод.

Создатели утверждают, что принцип работы «рогулек» довольно прост. Активация микрокристаллов на свету запускает автономную подвижность с высвобождением ионов серебра и свободных радикалов. Напомним, что свободные радикалы — это частицы, содержащие один или несколько неспаренных электронов на внешней оболочке. Микроскопические «шипы» в процессе разлагаются.

Кэтрин Вилла из ICIQ объяснила, что достижение особенно важно благодаря синергетическому эффекту, который в какой-нибудь коммерческой рекламе назвали бы «четыре в одном» — самозапуск микромоторов при свете, большая диффузия (распространение), рассеивание ионов серебра и высвобождение свободных радикалов.

Если подробнее, то микроскопические структуры содержат фосфат серебра. Кристаллы перемещаются автономно посредством фотокатализа. Так называют ускорение химической реакции при совместном действии катализатора (вещества, подстёгивающего реакцию) и облучения светом. Фотокатализ происходит в данном случае, когда свет действует как катализатор. Свет заставляет фосфат серебра в «шипах» реагировать с водой, высвобождая кислород, ионы серебра и свободные радикалы.

Так в результате реакции радикалы и ионы серебра убивают встреченные на своём пути бактерии. Бактерицидное действие объясняется воздействием серебра на стенки бактерий — стенки непоправимо повреждаются, и микробы дохнут.

Ионы серебра, высвобождаемые микромоторами, превращаются в наночастицы драгметалла. Последние не так уже дёшевы, а потому их можно и нужно, причём легко, извлекать путём фильтрации.

Относительно эффективности Кэтрин Вилла объяснила, что микромоторы для борьбы с микробами в два раза лучше, чем наночастицы серебра. Причём именно благодаря подвижности, без которой антибактериальное действие микромоторов резко снизится.

Изобретённые «рогульки» — очень перспективный инструмент для улучшения окружающей среды. В прошлом году та же команда из Каталонии разработала микромоторы, покрытые лакказой, химическим соединением, ускоряющим превращение мочевины в аммиак.

Мочевина как загрязнитель чрезвычайно распространена, ведь это основной компонент мочи. Вместе с тем аммиак, который образуется при разложении мочевины, приобретает всё большее значение как экологически чистый источник энергии. Его в свою очередь можно разлагать для получения водорода, а потому — хранить в качестве экологически чистого топлива.