Ученые НИЦ "Курчатовский институт" - ГосНИИгенетика разработали новый способ получения наночастиц с антибактериальными, фотокаталитическими и другими полезными свойствами. В отличие от традиционных подходов в процессе синтеза используются микроорганизмы. Это обеспечивает исключительную стабильность частиц и сохранение их размеров в пределах наноуровня. Разработка была использована для создания нанокомпозитных полимерных материалов с широким спектром возможных приложений – от адресной доставки лекарств до производства полимерных изделий различного назначения. Результаты исследования опубликованы в журнале Inorganic Materials: Applied Research.
Физико-химические методы синтеза наночастиц, таких как сульфиды серебра, кадмия и цинка, требуют существенных энергетических затрат, высокотехнологичного оборудования и использования небезопасных для экологии реактивов. Кроме того, полученные таким образом частицы необходимо дополнительно защищать от слипания, приводящего к образованию более крупных агломератов, к утрате наноразмеров и потере ряда полезных свойств. Разработанный учеными способ синтеза в присутствии микроорганизмов лишен упомянутых недостатков.
"В процессе синтеза сульфидов серебра, кадмия и цинка мы используем микроорганизмы, которые "передают" свои белки на поверхность наночастиц. Таким образом, они покрываются "белковой шубой", которая защищает их от слипания",
- пояснила ведущий научный сотрудник лаборатории белковой инженерии НИЦ "Курчатовский институт" – ГосНИИгенетика Татьяна Воейкова. По ее словам, на данном этапе исследований удалось достичь полного контроля над белковым составом покрытия наночастиц. Это означает, что, используя тот или иной бактериальный штамм, можно придавать поверхности заданные свойства.
Данный подход является экологически безопасным и не требует существенных затрат энергии, поскольку "микробный синтез" протекает в воде при температуре 30 °С в комфортных для бактерий условиях.
"Полученные наночастицы могут быть использованы для создания солнечных батарей, очистки вод от различных красителей путем фотокатализа, широкого спектра медицинских приложений – от раневых повязок с антибактериальными свойствами до систем визуализации биологических процессов. В данной работе мы сосредоточились на создании достаточно универсальной платформы для будущего использования наночастиц", – рассказала младший научный сотрудник лаборатории белковой инженерии НИЦ "Курчатовский институт" – ГосНИИгенетика Ольга Журавлева.
Следующим этапом исследования стало создание композитных материалов, которые интегрируют новые наночастицы с полимерными носителями. Композит представляет собой полимерную микросферу, на которую равномерно нанесен тончайший слой наночастиц сульфида серебра, кадмия или цинка, покрытых белковой оболочкой. При разработке данных материалов ученые продемонстрировали возможность использования полимеров различной природы. В будущем, меняя носитель и "переодевая" наночастицы в новые "белковые шубы", можно создать огромное разнообразие композитов для различных научных направлений и отраслей промышленности.