Название(я): Изменение и сравнение антибактериальной активности металлов (Ag, Cu, Fe) с различными размерами частиц
Основной предмет (школа): биология, химия
Область знания (ВУЗ): молекулярная биология, клеточная биология, физическая химия, нанохимия.
Оригинальность: В ходе работы предполагается изучить зависимость антибактериальной активности различных металлов от размера частиц. В работе будут рассмотрены металлы, традиционно не использующиеся на практике в виде антибактериальных средств, откуда будет сделан вывод о возможности их применения в практических областях технологии и медицины. В данной работе не предполагается синтез или модификация новых материалов, а использование исключительно размерных эффектов.
Актуальность: В современном мире препараты, обладающие антибактериальной активностью, невероятно широко используются – очистка воды и воздуха, стерилизация медицинских инструментов, дезинфекция всевозможных бытовых вещей. Тем не менее, на сегодняшний день наиболее широко распространенным материалом для той же очистки воды в бытовых фильтрах является серебро, которое далеко не дешево. Так возможно ли получение менее дорогих металлов со сравнимой антибактериальной активностью? На выяснение данного вопроса направлена эта работа.
Новизна: самостоятельное получение наноразмерных частиц металлов с различным средним диаметром. Тестирование на различных культурах.
Обоснованность: существуют экспериментальные подтверждения успешности и целесообразности подхода со-сублимации с последующим нагревом для несмешивающихся металлов. В литературе найдены условия эксперимента для получения частиц альфа-железа (16нм) покрытая литием (45нм) а также информация о возможности получения сплавов несмешивающихся металлов. Вариация условий нагрева не представляет сложности с экспериментальной точки зрения. Оборудование, недоступное для школьной лаборатории возможно использовать в режиме сотрудничества в институтах СО РАН.
Цель: Получение зависимости антибактериальной активности в зависимости от размера частиц. Сравнить антибактериальную активность различных металлов (серебро, медь, железо), получить аналоги серебра по антибактериальной активности наноразмерными металлами.
Основные Задачи:
1. Литературный обзор по темам нанохимия, антибактериальная активность, физическая химия.
2. Получение частиц каждого из металла с разными средними диаметрами (оценка размеров частиц).
3. Тестирование антибактериальной активности.
4. Анализ результатов антибактериальной активности
5. Построение моделей активности металла в зависимости от размера частиц.
6. Подбор аналогов серебру среди наноразмерных металлов путем вариации смесей и количества металлаов
Экспериментальные подходы: получение наноразмерных частиц металлов (хим. методы восстановления металлов из солей по литературным данным + CVD при наличии), анализ размера частиц, измерение антибактериальной активности.
Методические подходы: освоение основ физической химии, молекулярной и клеточной биологии, обучение стратегии и тактики эксперимента, обучение экспериментальным техникам и подходам для решения практических задач. Демонстрация самых современных методов анализа размера частиц. Самостоятельное освоение ПО для построения зависимостей и графиков.
Требующиеся нестандартные реактивы и ресурсы: СЗМ (для оценки диаметра частиц), ЭМ (опционально)
Освоение школьником теоретического материала: молекулярная биология, клеточная биология, основы физической химии, основы термодинамики, наноразмерные эффекты частиц
Навыки, получаемые школьником: техника работы с культурами клеток E.Coli, получение наноразмерных объектов, измерение среднего размера частиц СЗМ (ЭМ)
Предшествующий материал по школьной программе: биология, основы физической химии.
Роль учителя: общее руководство проектом, обеспечение литературой
Возможная помощь тьюторов: консультативная помощь, проверка правильности составления и проведения экспериментов, поиск и обеспечение специализированной литературой, инструментальная поддержка (СЗМ, ЭМ), консультирование по методам работы с культурами клеток.
Техника безопасности: стандартная техника безопасности для работы на электрооборудовании, техника безопасности для работы в химической и биологической лаборатории.
