Экологичные лигниновые наночастицы усиливают антибактериальные свойства серебра

Исследователи из Университета штата Северная Каролина разработали эффективный и экологически безопасный метод борьбы с бактериями. Они создали наночастицы, которые сочетают антимикробную силу серебра с ядром из лигнина — вещества, содержащегося во всех растительных клетках. Результаты открывают путь к созданию более совершенной, безопасной и «зелёной» нанотехнологии и могут повысить эффективность антимикробных продуктов, используемых в сельском хозяйстве и средствах личной гигиены.

В исследовании, опубликованном 13 июля в журнале Nature Nanotechnology, инженер NC State Орлин Велев и его коллеги показали, что наночастицы лигнина, насыщенные ионами серебра и покрытые заряженным полимерным слоем для лучшего прилипания к микробам, эффективно уничтожают широкий спектр бактерий, включая E. coli и другие вредные микроорганизмы.

После того как наночастицы уничтожают целевые бактерии, они истощают запас серебра. Оставшиеся частицы легко разлагаются после утилизации благодаря биосовместимому лигниновому ядру, что снижает риск для окружающей среды.

«Люди давно интересуются использованием наночастиц серебра в антимикробных целях, но сохраняются опасения по поводу их воздействия на окружающую среду из-за долгосрочных эффектов использованных металлических наночастиц, попадающих в природу», — сказал Велев, профессор химической и биомолекулярной инженерии в NC State и автор-корреспондент статьи. — «Мы демонстрируем здесь недорогой и экологически ответственный метод создания эффективных антимикробных средств с ядрами из биоматериала».

Исследователи использовали наночастицы против E. coli (вызывает пищевые отравления), Pseudomonas aeruginosa (распространённый болезнетворный микроорганизм), Ralstonia (род бактерий, содержащий множество патогенных видов, обитающих в почве) и Staphylococcus epidermis (может образовывать вредные биоплёнки на пластиках, например, на катетерах в организме человека). Наночастицы были эффективны против всех этих бактерий.

Метод позволяет гибко менять рецептуру наночастиц для нацеливания на конкретные микроорганизмы. Александр Рихтер, первый автор статьи и аспирант NC State, лауреат премии Lemelson-MIT 2015 года, отмечает, что эти частицы могут лечь в основу пестицидов с пониженным риском, меньшей стоимостью и минимальным воздействием на окружающую среду.

«Мы ожидаем, что этот метод окажет широкое влияние», — сказал Рихтер. — «Мы можем использовать меньше антимикробного ингредиента, не теряя эффективности, и одновременно применять недорогую технологию с меньшей экологической нагрузкой. Сейчас мы работаем над масштабированием процесса для синтеза частиц в условиях непрерывного потока».