Ультразвук меняет антибактериальные свойства латуни

Многие металлы обладают разнообразными антибактериальными механизмами. Медь, к примеру, может изменять степень окисления и передавать оставшийся электрон перекиси водорода. Это способствует появлению активных форм кислорода, способных разрушать окружающие молекулы. У цинка — другой механизм. Этот металл взаимодействует с белками, в конечном счёте нарушая метаболизм бактерий, и они гибнут.

«Очень перспективно использовать наночастицы сплава меди и цинка латуни. По сравнению с пластиной той же массы, что и частицы, последние имеют гораздо большую площадь активной поверхности. Нам интересно улучшить их бактерицидные свойства, и мы применили для этого ультразвук. Акустические вибрации высокой частоты позволяют реализовать очень необычные явления. Например, в жидкости мы сталкиваемся с эффектом кавитации, когда образуются пузырьки, при схлопывании образующие крошечные области с давлением в несколько атмосфер и тысячеградусной температурой. Они могут влиять на поверхность латунных частичек, создавая не только особый рельеф и увеличивая поверхность, но и вызывая образование новых веществ и структур, возможно, более сильных в плане уничтожения микробов», рассказывает Михаил Носоновский, профессор, победитель ITMO Fellowship and Professorshiр, руководитель группы трибоинформатики НОЦ инфохимии Университета ИТМО.

В новой работе петербургские учёные показали, что обработка частиц латуни ультразвуком приводит к особому зонированию: разделению поверхности на фракции, которые отличаются по структуре, строению и свойствам. Одна из фракций содержит преимущественно медь, а вторая — цинк.

Таким образом, ультразвуковое воздействие приводит к «сложению» эффектов двух металлов, что важно для подавления микробов, таких как кишечная палочка. Важно и то, что составом фракций можно управлять, выбирая определённые характеристики колебаний ультразвука. Авторы работы также привели математическое описание наблюдаемого явления.

«Это позволяет нам управлять и свойствами латунных частиц. Все зависит от того, против каких патогенных микроорганизмов мы хотим бороться, какие метаболические пути и структуры нам нужно поразить. Например, ионы меди обладают более обширным действием и эффективны против патогенов, не нуждающихся в кислороде, в то время как ионы цинка более избирательны они свяжутся только с определенными участками белков. Варьируя соотношение фракций столь простым способом, как ультразвуковая обработка, мы можем создать идеальные антимикробные повязки, ускоряющие заживление инфицированных ран», подводит итог Светлана Уласевич, доцент, руководитель группы биомиметических материалов НОЦ инфохимии Университета ИТМО.

Фото: Екатерина Скорб