Наночастицы серебра: убивают и спасают

В ряде авторитетных научных и медицинских организаций проводится комплексное изучение разработанных в РФ материалов и изделий, полученных с использованием наночастиц различной природы. Исследования биоцидной активности осуществляются с целью выявления как возможных областей применения данной продукции, так и ее потенциальной опасности для здоровья человека и состояния окружающей среды.

В ХХI веке одной из угроз человечеству признано распространение заболеваний, имеющих пандемический характер. Как правило, возбудители таких болезней, мутируя на генетическом уровне, быстро приспосабливаются к традиционным лекарственным препаратам и средствам для дезинфекции, приобретая к ним резистентность. В то же время современная наука и промышленность, используя классические методы и технологии, не успевают эффективно отреагировать на эти изменения.

В последние 10 лет в ответ на эту угрозу человечеству в медицине и санитарии получило развитие новое направление борьбы с инфекционными возбудителями – средства на основе биоцидных наноразмерных частиц. Ученые и медики США, Европы, России, Японии, Китая и многих других стран показали, что ряд металлов в виде наночастиц гораздо более эффективны, чем все их традиционно используемые формы (в т.ч. ионы).

Одним из объектов исследования стал коллоидный водный раствор наночастиц серебра «AgБион-2» в воде (ТУ 2499-003-44471019-2006), разработанный в Институте нанотехнологий Международного фонда конверсии (ИНАТ МФК) под руководством доктора технических наук, академика РАЕН Михаила Арсеновича Ананяна. Данные наночастицы серебра имеют сферическую форму, а их размер лежит в диапазоне 3–16 нм. Эта инновация защищена патентом РФ.

В Испытательном лабораторном Центре ГУ НИИ ЭЧиГОС им. А.Н. Сысина РАМН (аттестат аккредитации № ГСЭН.RU.ЦОА.234) проведена санитарно-микробиологическая оценка биоцидного действия материалов, применяемых в производстве балетной обуви, модифицированных рабочим раствором на основе препарата «AgБион-2», на следующие микроорганизмы: E.coli (ATCC 11229), Pseudomonas aeruginisae (ATCC 15442), Staphylococcus aureus, Bacillus Subtilis, Candida albicans.

Результаты экспериментальных исследований показали, что образцы бязи, а также двухслойного материала, модифицированные рабочим раствором на основе препарата «AgБион-2», обладают выраженным биоцидным действием в отношении широкого спектра микроорганизмов, что позволяет рекомендовать данный препарат к использованию в качестве активного инактивирующего средства в отношении патогенной микрофлоры в различных объектах окружающей среды, в том числе для модификации материалов, применяемых для изготовления балетной обуви.

В этом же центре исследовалось биоцидное действие препаратов на основе «AgБион-2», разбавленного в 10, 30, 100 и 300 раз на микроорганизмы E.coli, Pseudomonas aeruginosa, РНК-содержащие фаги MS-2; Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis и Candida albicans при их исходной концентрации в воде на уровне n=102–104/мл.

Показано, что исследуемые препараты на основе «AgБион-2» обладают выраженным биоцидным действием в отношении широкого спектра микроорганизмов, что проявлялось в виде их инактивации с различной интенсивностью – от полной инактивации до уменьшения концентрации микроорганизмов в 10000 раз.

Испытания биологической активности препарата «AgБион-2», а также материалов на его основе проведены и в других научных и медицинских организациях: Институте эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи, Институте питания РАМН, ФГУН Центральный НИИ эпидемиологии Роспотребнадзора, НИИ вирусологии им. Д.И. Ивановского, в Государственном НИИ реставрации, Институте химии растворов РАН.

В АНО ИЛ «Финист» (аккредитованная испытательная лаборатория, Аттестат аккредитации № РОСС.1Ш.001.2ШМ28) и ГУ НИИЭМ им. Н.Ф. Гамалеи РАМН проведено испытание антимикробного действия препарата «AgБион-2» на следующие микроорганизмы из коллекции Института им. Н.Ф. Гамалеи РАМН и Международной коллекции АТСС: Staphylococcus aureus (ATCC 6538), E.coli (ATCC 11229), Pseudomonas aeruginisae (ATCC 15442), Klebsiella pneumoniae, Candida albicans (ATCC 10231), Salmonella spp., Acinetobacter spp., Enterobacter spp. Исследования показали, что препарат «AgБион-2» проявляет бактерицидное действие по отношению ко всем испытуемым тест-микроорганизмам, взятым в дозах 106, 104 и 102 КОЕ.

В этой же лаборатории проведено исследование биоцидного действия водных акриловых красок и акриловых красок на основе органического растворителя, модифицированных 1% препарата «AgБион» по отношению к следующей группе болезнетворных микроорганизмов: Staphylococcus aureus (ATCC 6538), E.coli (ATCC 11229), Pseudomonas aeruginisae (ATCC 15442), Klebsiella pneumoniae, Candida spp., Entero­coccus spp., Bacillus spp. Полученные в результате проведенных исследований данные свидетельствуют о полном уничтожении указанных микроорганизмов, нанесенных на модифицированные краски.

В Институте химии растворов РАН проведены исследования по оценке эффективности использования препарата «AgБион-2» для обеспечения биологической активности льносодержащих материалов. Биологическую активность препарата и целлюлозных материалов, обработанных им, оценивали по зоне задержки роста тест-культур Staphylococcus и E.coli при дозе не менее 106 КОЕ. Результаты исследований свидетельствуют о высокой биологической активности «AgБион-2» и возможности его использования для изготовления материалов медицинского назначения. Кроме того, указанный препарат снижает подверженность льносодержащих материалов биодеструкции и может быть использован для получения биологически активных льноволокон технического назначения.

Государственный НИИ реставрации провел испытания препарата «AgБион-2» в качестве дезинфекционного средства для обработки подвальных помещений и стен памятников архитектуры зараженных микромицетами: Penicillium species, Aspergillus versicolor, Cladosporium spp., Sporotrichum spp. и Мycelia sterilia. Исследования проводились на примере саркофагов и стен в Подземных палатах Архангельского собора Московского Кремля, а также – стен первого этажа дворца 18 века. Показано, что препарат, представляющий собой концентрат AgБион-2, разбавленный водой в 10 раз оказывает подавляющее действие на плесневые грибы. В течение почти двух месяцев экспериментальные площадки оставались незараженными. К концу второго месяца концентрация плесневых грибов была в 100 раз меньше, чем до обработки.

Исследования, проведенные в ФГУН Центральный НИИ эпидемиологии Роспотребнадзора, показали, что препарат «AgБион-2» представляет собой эффективное средство для борьбы с туберкулезом, дерматофитией и плесневыми грибами. В НИИ вирусологии им. Д.И. Ивановского было показано, что он уничтожает вирус полиомиелита и ВИЧ-1BRU.

В секторе прикладной экологии воды ИОНХ РАН исследована динамика выделения серебра из нетканого материала из ионообменного волокна, обработанного препаратом «AgБион-2», при пропускании через него воды. Было показано, что выделение исследованными материалами серебра в воду не превышает 0,05 мг/л, что удовлетворяет требованиям, предъявляемым СанПин 2.1.4.1074-01 к содержанию серебра в водах питьевого назначения. Исследованные материалы обеспечивают равномерное выделение серебра в раствор, что делает принципиально возможным их использование в составе бактерицидных добавок к водоочистным устройствам.

Экспертное заключение, выданное ГУ НИИ ЭЧиГОС им. А.Н. Сысина РАМН, рекомендует препарат «AgБион-2» к государственной регистрации в качестве средства для дезинфекции поверхностей в учреждениях различного профиля, обеззараживания воды в системах технического водоснабжения, оборотной воды в системах охлаждения оборудования.

В Институте питания РАМН проведена токсикологическая характеристика препарата «AgБион-2» в экспериментах на лабораторных животных. Исследования были проведены на 7 группах растущих крыс самцов линии Вистар, которым внутрижелудочно через зонд на протяжении 28 дней вводили тестируемые материалы. Полученные данные проведенных тестов свидетельствуют об отсутствии выраженного негативного воздействия наночастиц металлического серебра в составе препарата «AgБион-2» на состояние здоровья подопытных животных.

Таким образом, положительные заключения приведенных выше организаций свидетельствуют о том, что слабые концентрации коллоидных растворов наночастиц могут быть использованы как дезинфекционные средства широкого спектра действия в местах массового скопления людей, а материалы, модифицированные с помощью препарата «AgБион-2», действительно обладают высокими биоцидными свойствами и безопасны для человека.

Исследования, проведенные как специалистами ИНАТ МФК, так и сторонними организациями показали, что из них наиболее эффективны для уничтожения болезнетворных микроорганизмов частицы размером 9–15 нм.

В связи с этим впервые в стране налажено их производство для промышленного применения. Используются как дезинфектанты – в форме концентратов или в виде водных растворов концентратов, предназначенных для:

• дезинфекции помещений, предметов обстановки, санитарно-технического и другого оборудования, воды и т.д.;

• профилактической санитарно-гигиенической обработки помещений и оборудования;

• защиты от гнили и плесени строительных конструкций, подвалов, деревянных построек и конструкций и т.д.

Как биоцидная добавка – в форме субстанции, предназначенной для создания и производства новых материалов, покрытий и других видов продукции с биоцидными свойствами широкого спектра действия. Введение наночастиц серебра в объем материала или нанесение их на поверхность изделий позволяет придать им антивирусные, антибактериальные, антигрибковые свойства, что подтверждено соответствующими исследованиями.

В настоящее время идет работа по внедрению наночастиц серебра «AgБион-2» в промышленное производство биоцидной продукции нового поколения. В частности, совместно с белгородским заводом «Краски КВИЛ» налажено производство антимикробных красок с наночастицами серебра и осуществлен выпуск пробных партий водно-дисперсных биокрасок для стен и потолков, а также биологически активной эмали. Созданные лакокрасочные материалы, модифицированные наночастицами серебра, предназначены для окраски различных поверхностей в местах массового пребывания людей (в.т.ч. лечебно-профилактических, пенитенциарных, детских, спортивных и других учреждениях).

Краски предохраняют организм человека от биологического воздействия наиболее распространенных видов бактерий, вирусов и микробов. Способствуют снижению заболеваемости населения такими болезнями, как грипп в различных формах, гепатит А, острые формы туберкулеза. Устраняют необходимость ежедневного использования вредных для здоровья хлорсодержащих дезинфицирующих средств.

Эта серия новой продукции завода была представлена на 16-й Международной строительной и интерьерной выставке MOSBUILD 2010 – ведущего строительного форума не только России, но и Восточной Европы, состоявшегося в апреле 2010 г. в Экспоцентре Москвы. В настоящее время идет успешная апробация антимикробных нанокрасок в медицинских и других организациях г. Белгорода, в том числе в турбдиспансере.

Другое направление внедрения «AgБион-2»: всемирно известная компания Grishko, специализирующаяся на производстве обуви для танцев, совместно с ИНАТ МФК наладила выпуск новой конкурентоспособной на международном рынке модели пуантов «Miracle» с биоцидными свойствами подкладки и стельки. Новинка препятствуют развитию воспалительных процессов и способствуют более быстрому заживлению потертостей на ногах балерин. Пуанты прошли испытания в Японии, после этого была закуплена большая партия этой новой элитной продукции.

Перспективное направление в использовании биоцидных свойств наночастиц серебра – производство текстильной и полимерной продукции медицинского назначения. Прежде всего это раневые повязки и другие перевязочные материалы. Кстати, производимые в США раневые повязки с наносеребром уже широко используются американскими врачами. При этом им удается добиться ускорения заживления ран в два-три раза.

Награды

Наночастицы серебра «AgБион» неоднократно представлялись на международных и российских выставках, различных форумах и научно-практических конференциях. В последние годы они отмечены дипломами и медалями на всевозможных выставках. Среди них:

• Диплом 10-й Юбилейной специализированной выставки «Изделия и технологии двойного назначения. Диверсификация ОПК» за разработку и внедрение коллоидных растворов наночастиц серебра, Москва, ВВЦ 10 – 13 ноября 2009 г.

• Серебряная медаль XIII Московского международного Салона изобретений и инновационных технологий «АРХИМЕД» за разработку «Концентраты наночастиц серебра «AgБион», Москва 30.03.-02.04. 2010 г.