Изучение антибактериальных свойств и противогрибковой активности наночастиц серебра, полученных методами «зеленой химии»

Секция: Биология и науки о Жизни

Лицей № 000, г. Москва

119330

; E-mail: *****@***ru

Изучение антибактериальных свойств и противогрибковой активности наночастиц серебра, полученных методами «зеленой химии»

Никитина Елизавета

класс: 11

г. Москва, Мичуринский просп., корп.1, кв.114

; E-mail: *****@***ru

Научные руководители: к. б.н. (в. н.с., ГНЦ РФ ИМБП РАН), к. х.н. (Химический факультет МГУ, научный сотрудник),

Изучение антибактериальных свойств и противогрибковой активности наночастиц серебра, полученных методами «зеленой химии»

Москва 2011

Введение. В настоящее время большое распространение получают материалы с наночастицами (НЧ) серебра. Такой интерес обусловлен тем, что включение в состав материала наночастиц Ag придает ему фунгицидные и антимикробные свойства [1-4]. Известно, что гидрозоли серебра эффективны против более 650 видов микроорганизмов, в то время как антибиотики обычно активны против 5-10 видов. Необходимо отметить также, что привыкания к НЧ серебра не вырабатывается, как это наблюдается при использовании обычных антибиотиков. Это объясняется тем, что одноклеточные организмы не могут мутировать в формы, устойчивые к действию НЧ серебра.

Коллоидные растворы и покрытия с наночастицами серебра могут применяться в таких областях как

·  медицина и здравоохранение:

o  более быстрое заживление ран,

o  предотвращение грибковых поражений,

o  медицинская диагностика.

·  продукты гигиены,

·  защитные ткани,

·  производство спортивной одежды.

Применение препаратов и материалов на основе НЧ серебра в медицине возможно, если при их производстве не использовались токсичные для человека восстановители (растворы аммиака, щелочи и т. п.). Таким образом, особые требованиями к наноматериалам, которые используются для биомедицинских применений, стимулируют интерес к получению НЧ серебра методами «зеленой химии». С другой стороны, такие методы обычно сочетают в себе невысокую стоимость исходных материалов, биосовместимость, наличие природного реагента-восстановителя, поверхностно активных веществ (ПАВ), которые играют роль стабилизаторов и комплексообразователей – все это способствует получению «в одном флаконе» стабильных гидрозолей НЧ серебра.

Цель работы заключалась в установлении антибактериальных свойств и противогрибковой активности коллоидных растворов серебра, а также тканевых материалов, содержащих НЧ серебра.

Методы. Для проведения работы использованы методики восстановления солей серебра фитоэкстрактами, методы оптической спектроскопии в видимой и УФ области, методы электронной микроскопии. Экспериментальную культуру плесневых грибов Penicillium sp. выращивали на среде Чапека при 26º С. Бактерии E. coli и Staphylococcus aureus ssp. выращивали на L-агаре при температуре 37º С.

Для проверки фунгицидной активности НЧ 0,5 мл коллоидного раствора наносили на зараженный образец. Антибактериальные свойства изучали с помощью стандартных образцов агарозы, содержащих НЧ серебра.

Результаты и обсуждение. При получении гидрозолей в качестве восстановителей ионов Ag использовали экстракты листьев березы, крапивы, цветов ромашки и плодов шиповника. Установлено, что самыми устойчивыми являются гидрозоли Ag на основе экстракта листьев крапивы, которые стабильны в течение 9 месяцев.

Методами спектроскопии оптического поглощения в видимой и УФ областях (спектрофотометр Lambda 35) и просвечивающей электронной микроскопии (микроскоп JEM-2000FXII) установлено, что НЧ серебра имеют сферическую форму и распределены по размерам в диапазоне 2-20 нм

Показано, что полученные золи Ag подавляют рост культур Penicillium sp. Противогрибковая активность по отношению к Penicillium sp. возрастает с увеличением концентрации Ag в гидрозоле линейно в пределах точности измерений (Рис.1). Максимальная способность подавлять рост Penicillium sp. проявляют золи серебра, полученные с использованием экстракта листьев крапивы. В то же время гидрозоли Ag практически не влияют на рост дрожжевых грибов.

Установлено также, что коллоидные растворы серебра, полученные методами зеленой химии, подавляют рост бактерий E. coli и Staphylococcus aureus (Рис.2 и Рис.3, соответственно).

Антибактериальная активность гидрозолей, полученных с использованием экстрактов листьев крапивы и плодов шиповника, примерно одинаковы.

Показано, что нанесение полученных в работе НЧ Ag на ткани методом пропитки при комнатной температуре придает материалу антибактериальные свойства, что проявляется в гибели бактериальных культур на поверхности и в непосредственной близости от образцов тканей.

Выводы. Коллоидные растворы серебра, синтезированные восстановлением ионов серебра экстрактами из листьев крапивы, плодов шиповника, листьев березы, обладают антибактериальными и фунгицидными свойствами. Наиболее эффективными являются гидрозоли металлического серебра на основе экстракта листьев крапивы, которые к тому же наиболее устойчивы - не выпадают в осадок в течение 9 месяцев. Зависимость противогрибковой активности коллоидных растворов от концентрации серебра в гидрозоле близка к линейной. Гидрозоли серебра, полученные восстановлением ионов металла экстрактами растений, практически не влияют на рост дрожжевых грибов.

Образцы тканей, пропитанных коллоидными растворами серебра, подавляют рост бактерий кишечной палочки и золотистого стафилококка.

Перспективы. В настоящее время продолжаются эксперименты по нанесению наночастиц серебра на ткани и другие материалы с использованием экстрактов крапивы и шиповника и исследование их антибактериальных и фунгицидных свойств.

Литература.

1.  Ravindra S., Murali Mohan Y., Narayana Reddy N., Mohana Raju K. Fabrication of antibacterial cotton fibres loaded with silver nanoparticles via "Green Approach" // Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 2010. V.367. P.31-40.

2.  , , Синтез и свойства наночастиц серебра: достижения и перспективы // Успехи химии. 2008. Т. 77. С. 242 — 269.

3.  Begum N. A., Mondal S., Basu S., Laskara R. A., Mandal D. Biogenic synthesis of Au and Ag nanoparticles using aqueous solutions of Black Tea leaf extracts // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2009. V.71. P.113-118.

4.  Nadagouda M. N., Varma R. S. Green synthesis of silver and palladium nanoparticles at room temperature using coffee and tea extract // Green Chem. 2008. V.10. P.859-862

Приложение. Рисунки.

Рис. 1. Подавление роста колоний Penicillium sp. коллоидными растворами серебра: □ – экспериментальные данные, ── график зависимости противогрибковой активности коллоидных растворов серебра (метод наименьших квадратов).

а)	б)
в)	г)

Рис. 2. Антибактериальная активность коллоидных растворов серебра против E.coli: в образцы а), б) и в) добавлено по 0.1 мл гидрозолей с концентрациями серебра 141 мг/л, 136мг/л и 17 мг/л, соответственно. Образец г) – контрольный.

а)	б)
в)	г)

Рис. 3. Антибактериальная активность коллоидных растворов серебра против Staphylococcus sp.: в образцы б) и в) добавлено по 0.1 мл гидрозолей с концентрациями серебра 150 мг/л и 17 мг/л, соответственно; в образец а) – 0.1 мл 1ммоль/л водного раствора AgNO3. Образец г) – контрольный.