Производство биоцидных наночастиц на основе оксида цинка, допированного серебром, готовится к открытию в Томске. Например, если добавить такой концентрат в лак или краску и покрыть ими поручни в общественном транспорте, то на них не будут размножаться микроорганизмы (а значит, люди не смогут «передать» болезни друг другу).
Первым потребителем новинки станет АО «ОБЪЕДИНЕНИЕ «ЯРОСЛАВСКИЕ КРАСКИ» — лакокрасочный завод, который был партнером ученых еще на стадии научных исследований. Как развивалась идея, рожденная в пандемию, и почему наносеребро лечит, но не травит — в специальном проекте Tomsk.ru и ТГУ «Технотренды».
…Страх — пожалуй, главное чувство людей в начале пандемии. Как долго это продлится? Как минимизировать риск заражения? Как вообще жить в эпоху непредсказуемых «биологических угроз»?.. Ученые отнеслись к этим вопросам профессионально — стали искать ответы научными методами. Логика была проста: надежный способ остановить пандемию — пресечь пути передачи вирусов по воздуху и через поверхности.
Многие научные коллективы занялись разработкой масок с антимикробным действием, томские материаловеды (причем здесь материаловеды, объясним позже) пошли по другому пути — начали думать над покрытиями, которые позволят предотвратить передачу вируса через поверхности — в общественном транспорте, больницах, общепите и прочих местах массового скопления людей.
«Мы нашли промышленного партнера — завод «Ярославские краски», это один из крупнейших производителей краски в России. И они согласились пойти с нами на совместный проект по 218-му постановлению Правительства РФ, поддерживающему кооперацию науки и бизнеса. В рамках этого проекта были разработаны два продукта, которые уже выходят в производство — антимикробные краски и лаки. Во время коронавирусной эпидемии мы окрашивали ими «красные зоны» в больницах, каждый день брали мазки, смотрели — размножаются ли вирусы и бактерии на покрытии. Оказалось, реально не размножатся!
Плюс наши материалы испытывали в Институте эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Гамалеи, том самом, где была разработана вакцина против коронавируса. Они дали положительное заключение, что вирус на покрытии действительно не живет. Также в ФБУН ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана Роспотребнадзора была показана безопасность разработанных материалов для человека», — рассказывает главный научный сотрудник лаборатории нанотехнологий металлургии ТГУ, заведующий лабораторией физикохимии высокодисперсных материалов Института физики прочности и материаловедения (ИФПМ) СО РАН Марат Лернер.
Казалось бы, где вирусы, а где материаловеды? Начнем издалека: мир стоит на пороге кризиса антибиотикотерапии. Микроорганизмы быстро адаптируются к антибиотикам, в среднем одно лекарство действует около трех лет — а разрабатывается десять лет!
Человечество пытается выиграть эту гонку, выходят на все более глубокие уровня, в последние годы даже появился термин «нано-антибиотики». И вот наночастицы — это как раз вотчина физиков-материаловедов: именно они синтезируют их, придают разные нужные свойства.
По словам Марата Лернера, ранее у его коллектива был опыт работы с наночастицами, которые подавляют размножение микроорганизмов — бактерий, вирусов и даже грибов. Эта база и была использована в разработке антимикробных покрытий.
«Вообще, «золотой стандарт» по подавлению жизнедеятельности микроорганизмов наночастицами — это материалы на основе серебра. Лучше таких наночастиц ничего не разработано. Но это, во-первых, дорого. Во-вторых, токсично. Серебро — тяжелый металл, который стоит в одном ряду со ртутью, свинцом. Сейчас много работ, которые показывают, что серебро в действующих концентрациях негативно влияет на организм человека.
Мы синтезировали совершенно оригинальную наночастицу, в основе которой лежит оксид цинка, допированный серебром — серебра в наночастице менее 0,1 %. Таким образом, существенно снижено количество серебра, но по эффективности эти наночастицы не уступают чистому серебру. Мы создали относительно дешевый и безопасный вариант антимикробных частиц и добавили их в краску и лак. Звучит просто, но на самом деле это был достаточно длинный путь», — поясняет Марат Лернер.
В проекте участвовали ученые ТГУ и ИФПМ, и это тот успешный, живой пример тесной связки науки и образования, в результате которой получился хороший продукт. Сейчас созданная при ТГУ инновационная компания организует производство. Будем производить ту иголочку от швейной машины «Зингер», которая всем нужна, — отмечает ученый.
Наночастицы будут производиться в виде концентрата (суспензии) и в сухом виде. На одну тонну краски нужно лишь 0,5% концентрата, это всего пять килограммов. Первое время основными потребителями будут промпартнеры — крупные производители российских красок, которые были в проекте с самого начала.
Ученые ведут переговоры о сотрудничестве с томским производителем «Сибагро» — компании интересна обработка антимикробными покрытиями стен на своих производствах, где содержатся животные и птицы, и стерильность очень важна.
Но только красками и лаками область применения новых наночастиц не ограничивается. Максимальная стерильность в быту — горячий запрос потребителей, появившийся в пору пандемии. Ноу-хау томских ученых в этом смысле универсальная вещь — наночастицы можно, например, добавлять в спортивные ткани (это как минимум избавит от неприятного запаха одежды после тренировок).
Доказана эффективность бинтов, на которые нанесен концентрат — они не просто защищают рану, а лечат ее, подавляя размножение микроорганизмов. Сейчас идут эксперименты с обработкой пищевой пленки и полимерных материалов.
Первую очень ждет пищевая отрасль, партнером также является «Сибагро» — такое решение может продлить срок годности охлажденной продукции, а это критично для производства. А из полимеров можно делать «безопасные» ручки для дверей, поручни, посуду, корпуса медицинских приборов. Этот проект, возможно, будет реализовываться с «СИБУРом».
Внедрение разработки — это длинный путь, состоящий из сотен этапов. Например, на этом фото — полимерное изделие с добавлением концентрата наночастиц, оно отлито для предстоящих испытаний на прочность. Как отмечает Марат Лернер, в целом российская промышленность очень оживилась в отношении науки, ждет от ученых решений, которые позволят перейти на отечественное сырье и технологии. И с этого пути будет уже трудно свернуть.
