Санников А.А.
КОЛЛОИДНОЕ СЕРЕБРО И БАКТЕРИЦИДНОЕ ДЕЙСТВИЕ ДОБАВОК НА ЕГО ОСНОВЕ *
Аннотация:
в статье был рассмотрен состав, получение и применение коллоидного серебра. Также подробно описаны бактерицидные свойства фармацевтических препаратов, тканых и нетканых материалов с добавкой из наночастиц серебра, которые широко применяются в медицине. В ходе проведенного исследования была раскрыта актуальная тема антимикробных материалов с подобной антисептической добавкой в бытовых сферах деятельности человека (текстиль, упаковка)
Ключевые слова:
коллоидное серебро, антимикробные способности, наночастицы, материалы, устойчивость
УДК 54
Санников А.А.
филиал КУЗГТУ
(г. Прокопьевск, Россия)
КОЛЛОИДНОЕ СЕРЕБРО И БАКТЕРИЦИДНОЕ
ДЕЙСТВИЕ ДОБАВОК НА ЕГО ОСНОВЕ
Аннотация: в статье был рассмотрен состав, получение и применение коллоидного серебра. Также подробно описаны бактерицидные свойства фармацевтических препаратов, тканых и нетканых материалов с добавкой из наночастиц серебра, которые широко применяются в медицине. В ходе проведенного исследования была раскрыта актуальная тема антимикробных материалов с подобной антисептической добавкой в бытовых сферах деятельности человека (текстиль, упаковка).
Ключевые слова: коллоидное серебро, антимикробные способности, наночастицы, материалы, устойчивость.
Коллоидное серебро — это мельчайшие частицы серебра, которые имеют размер от одного до нескольких сотен нанометров, растворенные в жидкой фазе и формирующие лиозоль (коллоидный раствор) серебра. Физические свойства наночастиц серебра имеют отличия от свойств технически чистого серебра. К примеру, из-за маленького размера частиц коллоидного серебра наблюдается низкая температура плавления. В виду большой площади поверхности у наночастиц серебра увеличивается контакт с патогенными микроорганизмами, что усиливает бактерицидное действие серебра.
Коллоидное серебро получают разнообразными способами. Самый распространённый способ получения раствора коллоидного серебра высокой концентрации в промышленном масштабе – электрохимический метод растворения серебра в водном растворе. Известны способы получения наночастиц серебра различных размеров (от 3 до 100 нм) с применением разработок в области биотехнологии. Свойства полученных коллоидных растворов контролируют при помощи классических инструментальных методов – методом центрифугирования и спектрофотометрическим методом подтвердили, что раствор наночастиц серебра сохраняет устойчивость к агрегации частиц и химическую устойчивость в течение длительного времени. Связывание частиц серебра с молекулами альбумина способствует развитию повышенной устойчивости коллоидного серебра в водном растворе хлорида натрия (физрастворе). Подобные дисперсные системы могут быть использованы для биохимического процесса транспортировки молекул лекарственного вещества к мишени [1].
Коллоидное серебро в физрастворе не обладает стойкостью к химическим реакциям и образованию агрегатов, поэтому наночастицы модифицируют альбумином человека. Далее полученный раствор с высокой концентрацией наночастиц фильтруют с использованием центрифужного концентратора Vivaspin 6 (размер пор 1 млн кДа и 0,2 мкм), который пропускает 100 % наночастиц. Отфильтрованный коллоидный раствор имеет высокую устойчивость во времени и не изменяет физических и химических свойств. Спектры поглощения коллоидных растворов получают путём измерения на спектрофотометре марки Unico 2802s. На рисунке 1 изображены спектры поглощения. На кривых наглядно видны пики плазмонного резонанса, характеризующие присутствие в растворах наночастиц серебра (согласно литературным источникам – 434 нм) [2].
Рис. 1. Спектры поглощения раствора коллоидного серебра: 1 — исходный раствор; 2 — отфильтрованный раствор (фильтр 200 нм); 3 — отфильтрованный раствор (1млн кДа) [2]
Применение растворов коллоидного серебра охватывает огромное количество сфер жизнедеятельности человека. Одно из основных направлений – медицина. В фармакологии из-за антимикробных свойств коллоидное серебро выступает в качестве активной фармацевтической субстанции. Мелкодисперсные наночастицы в гетерогенных системах существенно снижают количественное содержание серебра с сохранением бактерицидных свойств. Наночастицы серебра обладают такой способностью как устойчивость обеззараживающих свойств на протяжении длительного времени. Подобное свойство коллоидного серебра в качестве добавки может увеличивать сроки годности и повысить эффективность применения. Поэтому экономически выгодно применение наночастиц серебра путём добавления в краски на водоэмульсионной основе, лаки, порошки для стирки, косметические кремы и другие материалы для бытовых и производственных потребностей человека [3].
Коллоидное серебро также активно применяется при получении ранозаживляющих средств, которые имеют вид тонких проницаемых волокон в виде пленок с из смеси биологически совместимых и биоразлагаемых полимерных соединений с добавлением наночастиц серебра [4].
На сегодняшний день актуальной целью большинства исследований растворов наночастиц серебра является их количественная оценка антимикробной способности. Для этого применяют стандартные количественные микробиологические методы. Например, в одном из исследований, на протяжении шестидесяти дней очищали воду путём фильтрации при постоянном использовании волокнистого сорбента, покрытого коллоидным серебром. В процессе эксперимента на исследуемом сорбенте не наблюдалось роста простейших водорослей и колоний микроорганизмов. Таким образом было доказано, что добавка наночастиц серебра к краскам на водной основе, в текстильные ткани и в волокнистые сорбенты делают исходные материалы устойчивыми к грибкам и бактериям, а также наблюдается выраженное бактерицидное действие [5].
Рис. 2. Микрофотография наночастиц серебра, полученная на просвечивающем электронном микроскопе (масштаб 50 нм), и гистограмма распределения частиц по размерам [5]
В процессе анализа бактерицидного действия тканных материалов (текстиля) доказано, что антимикробный эффект сохраняется на долгое время. Если обрабатывать текстильные волокна раствором коллоидного серебра, то возникают существенные проблемы – нестабильность и слабое закрепление серебросодержащего компонента внутри тканных волокон на продолжительное время, особенно после многократных стирок. Одним из способов закрепления наночастиц серебра на тканной поверхности является процесс обработки тканей в неравновесной низкотемпературной плазме пониженного давления. Такое воздействие не приводит к изменению химического состава и структурных характеристик получаемых текстильных материалов [6].
Помимо хлопчатобумажных волокон представляют интерес нетканные полимерные материалы, которые также обрабатывают раствором коллоидного серебра для получения материалов с антимикробными свойствами. К примеру, рассмотрим разносторонний анализ антимикробной активности некоторых полимерных материалов, предварительно обработанных различными антисептиками. В качестве проб для микробиологического анализа учёными были взяты нетканые полимерные материалы, обладающие сорбционными свойствами, на основе поливинилового спирта (ПВС) и поливинилпирролидона (ПВП). Данные пробы изучали в двух видах – в исходном состоянии и обработанные антисептическими растворами. Результатом эксперимента являлись полученные значения диаметров зон подавления роста следующих микроорганизмов: E.coli, S.aureus, P.aeruginosa, C.albicans (Таблица 1).
Маркировка проб для эксперимента:
Таблица 1. Результаты исследования нетканых полимерных материалов, обработанных антисептическими растворами [7]
|
№ п/п |
Образцы и номера музейных штаммов |
Диаметры зон подавления роста, мм (X±δ) |
|||
|
E. coli (ATCC 25922) |
P. aeruginosa (ATCC 27853) |
C. albicans (АТСС 10231) |
S. aureus (ATCC 25923) |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
1 |
X1 |
10,2±0,2 |
10,3±0,2 |
10,4±0,1 |
10,6±0,1 |
|
2 |
T1 |
10,4±0,1 |
10,3±0,3 |
10,5±0,2 |
11,0±0,4 |
|
3 |
C1 |
10,5±0,2 |
10,2±0,2 |
10,3±0,2 |
10,5±0,2 |
По результатам исследования был сделан вывод о том, что пробы, пропитанные коллоидным серебром, обладают выраженным бактерицидным эффектом [7].
Чтобы сравнить и изучить бактерицидные свойства наночастиц серебра со временем был выполнен эксперимент с двумя штаммами микроорганизмов – Escherichia coli и Staphylococcus aureus. Суть исследования заключалась в смачивании нетканного полимерного материала раствором коллоидного серебра, выдерживании при нормальных условиях в течение определенного времени. После этого измеряли диаметры зон подавления роста культуры микроорганизмов (Таблица 2).
Таблица 2. Результаты исследования образцов нетканого полимерного материала, обработанных раствором коллоидного серебра
|
№ п/п |
Время после смачивания материала, час |
Диаметры зон подавления роста, мм |
|
|
Escherichia coli |
Staphylococcus aureus subsp. aureus |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
1 |
1 |
10,4±0,2 |
10,5±0,2 |
|
2 |
6 |
10,5±0,2 |
10,5±0,2 |
|
3 |
12 |
10,5±0,2 |
10,5±0,2 |
|
4 |
18 |
10,5±0,2 |
10,5±0,2 |
|
5 |
24 |
10,6±0,2 |
10,5±0,2 |
По результатам эксперимента можно сделать вывод о том, что пропитка из коллоидного серебра на нетканых полимерных материалах не только проявляет достаточно устойчивый бактерицидный эффект, но и имеет способность сохранять его со временем.
Наночастицы серебра также могут быть внедрены на поверхность различных видов тканных и нетканых волокон. Среди материалов из натуральной кожи стоит выделить особый перспективный вид – бактерицидная натуральная кожа. Поверхность шкурного покрытия является благоприятной почвой для размножения грибков и микроорганизмов. Попадая на внутреннюю сторону шкуры, они катализируют процесс гниения животных тканей. Чтобы препятствовать росту микроорганизмов и грибков в воздушной прослойке, которая прилегает к поверхности кожи, требуется применять специальные антисептические пропитки. Подобные пропитки способствуют устранению причин неприятного запаха и сохранению упругости и прочности материала. Обработка кожи растворами коллоидного серебра позволяет получить новые материалов из кожи для различного назначения, обладающих антибактериальными свойствами [8].
Современные разработки в области синтеза коллоидного серебра позволяют получать чистые препараты и стабилизированные реагенты, которые обеспечивают антибактериальный эффект в различных дисперсных системах. Растворы коллоидного серебра эффективные и недорогие, поэтому широко применяются в качестве антисептической добавки.
Бактерицидные свойства материалов с коллоидным серебром успешно подтверждены в ряде микробиологических исследований. К примеру, образцы нетканых полимерных волокон, пропитанные коллоидным серебром, обладают выраженным бактерицидным эффектом в отношении культуры некоторых штаммов [7]. Более того, экспериментально подтверждено, что бактерицидный эффект подобных материалов с пропиткой может сохранятся в течение длительного времени. Наночастицы серебра в качестве добавки успешно применяют при изготовлении таких материалов с бактерицидными свойствами, как фармакологические препараты; краски, лаки и др.; хлопчатобумажные ткани; перевязочные нетканые материалы (полимерные пористые пленки); изделия из натуральной кожи. Для создания безопасных и экономически менее затратных материалов коллоидное серебро может быть введено в материал в совокупности с физическими параметрами (ультразвуковое воздействие, низкотемпературная плазма, давление). Использование подобных способов повышают прочность материалов и не уменьшают бактерицидного действия.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Номер журнала Вестник науки №5 (62) том 3
Ссылка для цитирования:
Санников А.А. КОЛЛОИДНОЕ СЕРЕБРО И БАКТЕРИЦИДНОЕ ДЕЙСТВИЕ ДОБАВОК НА ЕГО ОСНОВЕ // Вестник науки №5 (62) том 3. С. 704 - 713. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/8291 (дата обращения: 18.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2023. 16+