«Сэкономить время, удешевить процесс»: уральские учёные создали бактерицидный материал для спецодежды и медицины

Химики Уральского федерального университета предложили технологию, которая может перевернуть рынок антибактериальных материалов: вместо сложных и дорогих производственных циклов они используют обычный «поджог» смеси солей металлов с глицерином или лимонной кислотой. Полученный нанокомпозит на основе оксида алюминия и серебра уже продемонстрировал способность уничтожать кишечную палочку, а в перспективе может появиться в составе хирургических имплантатов, перевязочных материалов и даже одежды для туристов.

Горение как метод синтеза: дешево и эффективно

Традиционное производство наночастиц серебра — процесс энергоемкий и требующий дорогостоящего оборудования. Команда под руководством заведующего отделом химического материаловедения УрФУ Александра Остроушко предлагает радикально иной подход. Исходные компоненты — соли металлов, формирующие сложный оксид, и органическое топливо (глицин, глицерин или лимонная кислота) — смешиваются, наносятся тонкой пленкой и поджигаются. «Это очень простой метод синтеза, который позволяет сэкономить время, удешевить процесс получения соединений и снизить выбросы вредных веществ в атмосферу», — поясняет Остроушко. В ходе реакции образуется нанокомпозит, где частицы серебра равномерно распределены в матрице из оксида алюминия.

Управление формой: от сфер до «нанокрабов»

Ключевое преимущество разработки — возможность тонкой настройки свойств материала. Изменяя условия синтеза и температуру последующей термообработки, ученые научились получать наночастицы серебра различной геометрии. Размер варьируется от 1 до 200 нанометров, а форма может быть сферической, пластинчатой и даже в виде «нанокрабов». Это напрямую влияет на бактерицидные характеристики. Материал с мелкими сферическими частицами обеспечивает краткосрочный, но мощный антибактериальный удар. Более крупные или разветвленные структуры, напротив, создают пролонгированный эффект, постепенно выделяя ионы серебра в окружающую среду. Такой подход позволяет проектировать материалы под конкретные медицинские задачи.

От лаборатории к операционной и полевому госпиталю

Разработка уже вышла за пределы академических стен и заинтересовала практиков. В Новосибирске на основе нового композита планируют создавать костные имплантаты, включая суставные и зубные протезы. Ключевое требование к таким изделиям — не только биосовместимость, но и способность предотвращать послеоперационные воспаления, которые часто приводят к отторжению. В Иваново нанокомпозит рассматривают как основу для антибактериальных тканей. Речь идет о перевязочных материалах и одежде, способной обеззараживать раны в полевых условиях. По оценкам разработчиков, добавка материала увеличит стоимость готовой одежды на 20–25%, что в ряде ситуаций (экспедиции, спортивные сборы, зоны ЧС) является оправданной ценой за безопасность.

Носитель для лекарств и новые горизонты

Помимо прямого антибактериального действия, композит обладает свойствами, важными для фармакологии. Оксид алюминия химически инертен, устойчив к коррозии и малотоксичен. Это позволяет использовать его как эффективный носитель для лекарств, включая антибиотики. Препарат может доставляться непосредственно в очаг инфекции, высвобождаясь по мере необходимости. Авторы исследования уже подали заявку на патент. В ближайших планах — тестирование материала на других патогенах, помимо кишечной палочки, и масштабирование технологии. Работа ведется в кооперации с Институтом высокотемпературной электрохимии и Институтом химии твёрдого тела Уральского отделения РАН. В начале 2020-х годов мировой рынок нанокомпозитных материалов демонстрировал устойчивый рост, однако ключевым тормозом оставалась высокая себестоимость синтеза. Уральская разработка предлагает решение, которое может удешевить производство в разы. Если технология пройдет клинические испытания и будет внедрена, это не только снизит стоимость бактерицидных имплантатов для пациентов, но и позволит оснастить армию и спасательные службы принципиально новыми средствами индивидуальной защиты и медицинского обеспечения.