Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис.1. (a) Турбидиметрический анализ лизоцима и лизоцима-ОУНТ в растворе M. lysodeikticus. (b) Скорость реакции лизиса M. lysodeikticus.
Рис.2. (a) УФ-вид-ИК спектр поглощение собранных слоёв лизоцима-ОУНТ и ДНК-ОУНТ (концентрация ОУНТ в суспензии ~25 мг/л). Вставка: переходы ван Хофа металлических и полупроводниковых ОУНТ. (b) Сравнение УФ-вид суммарной кривой абсорбции при 510 нм и эллипсометрии для собранных слоёв. (c) АСМ-изображение высушенной суспензии ДНК-ОУНТ. (d) Схематическое представление процесса сборки покрытия.
Рис.3. SEM-изображения собранных послойных покрытий лизоцима-ОУНТ/ДНК-ОУНТ: (a) 8 слоёв, (b) 68 слоёв (масштаб 200 нм). (c) Рамановский спектр восьмислойного покрытия. (d) Рамановская карта с участка восьмислойного покрытия 10x10 мкм.
Рис.4. УФ-вид-БИК спектр поглощения собранных слоёв лизоцима-ОУНТ и ДНК-ОУНТ (концентрация ОУНТ 45 мг/л). ДНК-ОУНТ (синий) и лизоцим-ОУНТ (красный): (a) без NaCl, (b) с добавлением NaCl (10 мМ). Вставка: переходы ван Хофа метллических и полупроводниковых ОУНТ. (c) Поверхностный плазмонный резонанс (in situ) демонстрирующий покрытие поверхности. Сравнение УФ-вид суммарных кривых абсорбции при 510 нм и эллипсометрии (концентрация ОУНТ 45 мг/л): (d) без NaCl и (e) с добавлением NaCl (10 мМ). (f и g) SEM-изображения поверхности покрытия (68 слоёв) без и с добавлением NaCl, соответственно (масштаб 200 нм).
Рис.5. Механические свойства покрытия из 69 слоёв лизоцима-ОУНТ и ДНК-ОУНТ: (a) твердость и (b) модуль Юнга. Вставка: плато, на котором рассчитывался модуль Юнга.
Рис.6. (a) Влияние количества слоёв на результаты турбидиметрический анализа. (b) Скорость реакции лизиса M. lysodeikticus. SEM-изображения образцов, помещенных в среду с Staphylococcus aureus при 37 °C на 24 часа: (c) чистая кремниевая подложка, (d) подложка с антибактериальным покрытием из 11 слоёв (масштаб 1 мкм).

Антибактериальное покрытие на основе УНТ и биополимеров

Ключевые слова:  антибактериальное покрытие, биополимер, нанотехнологии, углеродные нанотрубки

Опубликовал(а):  Смирнов Евгений Алексеевич

05 сентября 2008

Проблема распространения инфекций через контакт с загрязнёнными поверхностями остро стоит для некоторых групп людей, например, для космонавтов, людей с ослабленным иммунитетом и тех, кому требуется срочное хирургическое вмешательство. Недавно также обсуждалась проблема, связанная с распространением таких инфекций, как синдром острой дыхательной недостаточности (severe acute respiratory syndrome –SARS) и различных видов стафилококков, особенно устойчивых к метициллину – синтетическому производному пенициллина (MSRA). Таким образом, область применения антибактериальных покрытий достаточно велика: не только авиакосмическая, оборонная промышленность и медицина, но и индустрия одежды, а также общественный транспорт.

Лизоцим – один из самых мощных натуральных антибактериальных белков, который, в отличие от большинства других антибактериальных веществ, обладает как ферментной, так и неферментной активностью и может сохранять свои полезные свойства при достаточно высоких температурах. Однако для столь практически важного вещества требуется механически жесткие материалы-носители, такие как углеродные нанотрубки. Сами же УНТ не обладают антибактериальным эффектом, о чём свидетельствует ряд проведённых экспериментов (рис.1). Авторы работы создали суспензии УНТ с помощью двух органических соединений ДНК и лизоцима, а затем использовали их для создания многослойного покрытия (рис.2d). Направление «упаковки» суспензии УНТ регулировалось с помощью воздушного потока.

Зета-потенциалы ДНК и лизоцима имеют противоположный знак (-30 и +22 мВ, соответственно), что обеспечивает надёжное сцепление слоёв посредством электростатического взаимодействия. На рисунке 2а представлены данные (разделённые пики M11, S11, S22), которые свидетельствуют о том, что УНТ остаются разделёнными в ходе процесса сборки слоёв. Само количество слоёв можно достаточно просто регулировать (рис.3 a-b) благодаря методу послойной сборки с использованием воздушного потока.

Далее учёные исследовали влияние различных концентраций суспензий и введение в них электролитов, например, NaCl (рис.4), на процесс послойной сборки покрытия, а также исследовали механические свойства материала (рис.5). И в заключении был проведён ряд экспериментов по исследованию антибактериальных свойств (рис.6). Стафилококки погибают на обработанном покрытии в течение очень небольшого промежутка времени.

Учёные уверены, что применение подобного рода покрытий, обладающих хорошими механическими свойствами и сильным антибактериальным эффектом, в скором будущем займут достойное место в медицинской практике, космонавтике, подходах к созданию общественного транспорта, спортивной индустрии и т.д.




Комментарии
Лизоцим - не самый мощный агент, трипсин, субтилизин значительно активнее. Кроме того, он достаточно дорогой (если не рекомбинантный, конечно, но даже в этом случае тоже)
Обычный бинт, пропитанный раствором трипсина, используется в медицине с такими целями уже давно.

Конъюгат УНТ с ДНК - вообще молчу. Если это синтетическая ДНК с линкерами - то стоимость превышает все мыслимые пределы.

Идея неплохая, но вообще-то это перепевка старых (30 лет) материалов на новые ноты
Смирнов Евгений Алексеевич, 06 сентября 2008 13:31 
на сколько я понимаю, лизоцим авторы работы выбрали из-за того, что он обладает не только ферментативной активностью...
УНТ-ДНК - есть предложения как разделить по-иному клубки нанотрубок?!
да и к тому же данное покрытие можно просто наносить фактически в полевых условиях на любой предмет...
Согласно Википедии - лизоцим это фермент класса гидролаз. Ну есть у него ещё иммуногенная активность, ну и что?

На рисунке 6 русским по белому написано:
"Скорость реакции лизиса M. lysodeikticus."

Лизис - это процесс гибели (распада) бактериальных клеток путём разрушения клеточной стенки.

-----
УНТ-ДНК - есть предложения как разделить по-иному клубки нанотрубок?!
-----

Как насчёт окислить их азотной кислотой? Или нитратом свинца при нагревании? Или ПАВ с ультразвуком?
Просто синтетическая ДНК офигенно дорогая.

----
да и к тому же данное покрытие можно просто наносить фактически в полевых условиях на любой предмет...
----

Евгений Алексеевич, это не так. Но вдаваться в теорию и практику ЛКМ и нанесения защитнных покрытий не будем.
Смирнов Евгений Алексеевич, 08 сентября 2008 15:34 
про то, что такое лизис я прекрасно знаю...
могу привести цитату из статьи...к тому же я вроде написал, что он "один из самых мощных"

Разделение УНТ - согласен, только в данном случае ДНК играет роль "связующего" двух слоёв...

Защитные покрытия: хочется всё-таки поподробнее, почему это нельзя...если есть некоторое, не думаю, что громоздкое оборудование, то вполне осуществимо...
Владимир Владимирович, 08 сентября 2008 16:34 
Согласно Википедии - лизоцим это фермент класса гидролаз. Ну есть у него ещё иммуногенная активность, ну и что?

На рисунке 6 русским по белому написано:
"Скорость реакции лизиса M. lysodeikticus."

Лизис - это процесс гибели (распада) бактериальных клеток путём разрушения клеточной стенки.

Александр Ринатович,
Позвольте парировать Вашу реплику цитатой ярчайшего критика Нанометра:
"...потрясающая комбинация умных слов..."(06 сентября 2008 10:30)

Но, Вы знаете, ЕАС (и авторы статьи) имели в виду неферментную активность (non-enzymatic activity) лизоцима в денатурированном состоянии, что важно для такого типа покрытий (сильные электростатические взаимодействия и, потенциально, высокие температуры)
Вот посмотрите, пожалуйста!

И присоединяюсь к Евгению Алексеевичу в просьбе подробно пояснить про нанесение защитных покрытий (просто получается что значимость статьи сильно компрометируется Вашими комментариями...)
В роли "связующего" вместо ДНК можно использовать полистиролсульфокислоту. Дёшево и сердито.

Технология защитных покрытий типа ликбез (заранее прошу не обижаться)
1 Подготовка поверхности (удаление ржавчины, или пыли, или старого покрытия, или тупо шлифовка поверхности для удаления заусениц)
2 Предварительное покрытие (подслой, грунтовка)
3 Сушка
4 Активация подслоя (не всегда)
5 Собственно покрытие защитным материалом.
6 Сушка

Каждый пункт - это отдельная технология проведения работ, причём методы пригодные для металла не сработают на дереве или на бетоне.

Оборудование, конечно, нехитрое. Самый простой вариант - ведро с раствором, в которое макается наша деталь
Смирнов Евгений Алексеевич, 08 сентября 2008 19:55 
ммм...ну если всё упрощается до ведра с раствором, как я собственно и предполагал, то в военно-полевых условия (а скорее всего разработки таких покрытий нужны в медицины катастроф и военной медицине) можно просто иметь машину Урал с необходимым оборудованием в кузове и за несколько часов изготавливать покрытие для спасения людей, которым необходимо срочное хирургическое вмешательство...
g e n, 08 сентября 2008 22:18 
А кто знает, почему покрытия в 10 и 20 слоев практически неактивны, а 11 и 21 - наоборот? Активность покрытия определяется наружным слоем? Тогда зачем городить огород с многослойностью? Цель - твердая и упругая антибактериальная броня танка?
Смирнов Евгений Алексеевич, 09 сентября 2008 00:17 
типа того, я думаю, что один слой просто не обладает достаточной твёрдостью...к тому же, можно делать слой перпендикулярными друг другу, а можно параллельными...
----
то в военно-полевых условия (а скорее всего разработки таких покрытий нужны в медицины катастроф и военной медицине) можно просто иметь машину Урал с необходимым оборудованием в кузове и за несколько часов изготавливать покрытие для спасения людей, которым необходимо срочное хирургическое вмешательство...
-----

Разочарую. Для этих целей будет использован водный раствор фенола или крезолов, согласно планов ГО.

-----
А кто знает, почему покрытия в 10 и 20 слоев практически неактивны, а 11 и 21 - наоборот?
-----

Чётные - верхний слой с ДНК
Нечётные - с лизоцимом. Поэтому чётные неактивны, а нечётные - активны.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

ДНК на графите модифицированном октадециламином
ДНК на графите модифицированном октадециламином

Конкурс логотипа ФНМ МГУ
Факультет наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова объявляет творческий конкурс логотипа (эмблемы) ФНМ, работы принимаются с 21 августа до 15 сентября 2019 года. Участники - все, кто имеет или когда бы то ни было имел отношение к ФНМ МГУ: студенты, аспиранты, преподаватели, сотрудники, выпускники, а также все творческие люди из большой университетской семьи.

Продолжается прием статей в 11-й выпуск Межвузовского сборника научных трудов «Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов»
Продолжается прием статей в 11-й выпуск Межвузовского сборника научных трудов «Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов»

Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в конференции “ГРАФЕН: МОЛЕКУЛА И 2D КРИСТАЛЛ”
Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в конференции “ГРАФЕН: МОЛЕКУЛА И 2D КРИСТАЛЛ” 5-9 августа 2019 года в Новосибирске

3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве
И.В.Яминский
Материалы лекции проф. МГУ, д.ф.-м.н., генерального директора Центра Перспективных технологий И.В.Яминского "3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве". 3D принтер, сканирующий зондовый микроскоп и фрезерный станок. Что общего между ними? Как конструировать их своими руками? Небольшой экскурс в практические нанотехнологии. Поучительная история о создании сканирующего туннельного микроскопа. От идеи до нобелевской премии за 5 лет. Взгляд в микромир – от атомов и молекул до живых клеток. Как взвесить массу одного атома? Вирусы и бактерии – наши друзья или враги? Медицинские приложения нанотехнологий – нанобиосенсоры для обнаружения биологических агентов.

Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники
В.А.Кецко
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. В сообщении даны материалы лекции д.х.н., в.н.с. ИОНХ РАН В.А.Кецко "Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники".

Лекции и семинары от ФНМ МГУ на Нанограде
Е.А.Гудилин
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. Ниже даны материалы лекций и семинаров представителя ФНМ МГУ проф., д.х.н. Е.А.Гудилина.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.