Антибактериальные нанобомбы
Нановода убивает бактерии
Владимир Фрадкин, Deutsche Welle
Наночастицы обычно обладают свойствами, отличающимися от свойств макропорций того же вещества. Теперь оказалось, что и вода в этом отношении – не исключение.
Конечно, деньги, престиж или тщеславие вполне могут быть тем побудительным мотивом, которым руководствуется тот или иной исследователь в своей работе, но в большинстве случаев учеными движет все же научная любознательность, чтобы не сказать – банальное любопытство.
Во всяком случае, именно любопытство побудило американского физика, профессора Гарвардского университета Филипа Демокриту (Philip Demokritou) и его коллег обратиться к изучению мелкодисперсной воды: «Мы знаем, что любое вещество, измельченное до размера наночастиц, обретает весьма необычные свойства – и физические, и химические, и биологические, – говорит ученый. – Однако до сих пор все такого рода эксперименты ограничивались твердыми материалами. Мы же решили посмотреть, как поведут себя нанокапельки воды».
Электроспрей распыляет воду
Для получения взвешенных в воздухе нанокапелек воды гарвардские исследователи воспользовались электроспреем. Электроспрей – это метод ионизации жидких веществ распылением в электрическом поле, широко применяемый в современной масс-спектрометрии. Метод позволяет получать электрически заряженные капельки правильной формы и практически одного размера. Профессор Демокриту сумел распылить воду до капель диаметром 25 нанометров, что в тысячу раз меньше диаметра человеческого волоса.
Тем не менее, полученный аэрозоль оказался на удивление стабильным, говорит ученый: «Мы обнаружили, например, что электрический заряд повышает поверхностное натяжение капли, и процесс ее испарения замедляется. В результате эти искусственно полученные водяные наноструктуры способны долгое время парить в воздухе, хотя обычно капли воды такого размера испаряются мгновенно, за доли секунды».
Высокая стабильность наноаэрозоля
В экспериментах гарвардских ученых нанокапли воды, полученные методом электроспрея, сохранялись в воздухе во взвешенном состоянии от трех до четырех часов. Причем содержали они не только молекулы H2O, поясняет профессор Демокриту: «Электроспрей приводит к расщеплению молекул воды, в результате чего образуются гидроксильные и супероксидные радикалы, то есть реактивные формы кислорода. Эти ионы как бы заключены в каплях воды диаметром 25 нанометров».
Схема со страницы Центра нанотехнологии и нанотоксикологиии Гарвардской школы здравоохранения
(Harvard School of Public Health Center for Nanotechnology and Nanotoxicology) – ВМ.
Наличие радикалов кислорода с исключительно высокой реактивностью дало ученому основание назвать полученные им капельки нанобомбами, поскольку они оказались на редкость эффективным дезинфицирующим средством. При контакте взвешенных в воздухе нанокапель воды с бактериями кислородные радикалы разрушают мембраны бактериальных клеток, и бактерии гибнут.
Эффективность, безопасность и экологичность нановоды
Это открывает перспективу совершенно неожиданного применения нанокапель воды. «Их можно использовать, например, для дезинфекции воздуха – и таким образом поддерживать стерильность свежих сельскохозяйственных продуктов, – указывает исследователь. – Или, скажем, нановодой можно дезинфицировать раны. Этот простой и не связанный с применением химических веществ метод обеззараживания может стать чрезвычайно эффективным средством борьбы с инфекционными заболеваниями».
Правда, тут возникает один немаловажный вопрос: безопасна ли нановода для здоровья человека? Ведь все прочие наночастицы, если попадают с вдыхаемым воздухом в легкие, вызывают воспалительные реакции или повреждения тканей вплоть до злокачественных новообразований. Профессор Демокриту выполнил ряд токсикологических исследований на мышах и, к собственному удивлению, не обнаружил никаких тревожных признаков.
Ученый объясняет это так: «Наши легкие покрыты изнутри тонким слоем слизи. Эпителиальные клетки легочной ткани расположены под этим слизистым слоем. Нанокапельки воды, попав на это водянистое покрытие, тотчас нейтрализуются и растворяются. То есть они вообще не вступают в контакт с эпителиальными клетками, а потому не могут причинить легочной ткани ущерба, как это происходит в случае других наночастиц».
О практическом применении речь пока не идет
Итак, получается, что нановода – эффективное и безопасное для человека бактерицидное средство, к тому же не оставляющее после себя продуктов распада. Звучит впечатляюще. Но о практическом применении нановоды речь все же пока не идет, говорит профессор Демокриту: «Мы хотели бы собрать больше информации о возможных негативных воздействиях на здоровье. Хотя результаты первых токсикологических ингаляционных экспериментов на мышах выглядят многообещающе, мы должны изучить и возможные долговременные воздействия».
Если при этом никаких проблем не возникнет, тогда можно будет вести речь и о практическом использовании нановоды. Некоторые из идей ученого выглядят сегодня совершенной фантастикой: например, подключаемое к USB-разъему компьютера миниатюрное устройство для распыления воды в электрическом поле. Такое устройство позволит создать вокруг рабочего места невидимую защитную оболочку, своего рода экран, отражающий с помощью нанобомб угрозу бактериальных инфекций.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
23.01.2014