Патогенные микроорганизмы могут сильно испортить жизнь любому человеку. Для противодействия им используется целый арсенал — от масок и социальной дистанции до систематической обработки контактных поверхностей всевозможными дезинфицирующими средствами. Можно ли сделать так, чтобы эти поверхности сами боролись с микробами, без помощи человека? Оказывается, да.
Фото: SOPA Images via ZUMA Wir / ТАСС
Фото: SOPA Images via ZUMA Wir / ТАСС
Нас окружает огромный невидимый мир микроорганизмов. Не все из них дружелюбны или хотя бы нейтральны по отношению к людям — некоторые могут нанести ощутимый вред здоровью и даже вызвать эпидемии. Со времен французского ученого Луи Пастера люди с переменным успехом ведут борьбу с патогенными микроорганизмами, придумывая новые решения. Но микробы защищаются, вырабатывая так называемую резистентность — устойчивость к действию противомикробных средств. Это вынуждает ученых разрабатывать такие препараты, к которым микробы пока не привыкли.
Один из наиболее эффективных путей распространения патогенных микроорганизмов — через контактные поверхности, в том числе стены и полы. В медицинских учреждениях и организациях пищевого профиля патогенные микроорганизмы могут поселяться на таких поверхностях, образуя целые колонии и создавая не только опасность для человека, но и ухудшая эксплуатационные и декоративные характеристики поверхностей. Во избежание подобных неприятностей на контактную поверхность наносят специальные покрытия, содержащие биоцидные вещества — производные формальдегида, фенола, соединения некоторых металлов и др. Молекулы этих веществ обычно малы, поэтому они легко проникают как в микроорганизмы, так и в живые клетки, становясь причиной возможных отравлений домашних животных и человека.
Учеными ИФХЭ РАН и РТУ МИРЭА предложено использовать в качестве противомикробных компонентов ряд новых веществ. Одним из них является разветвленный олигогексаметиленгуанидин — вещество полимерной природы, то есть его молекулы состоят из большого числа одинаковых повторяющихся фрагментов. Такие молекулы намного крупнее молекул обычных биоцидов и при соблюдении оптимальной концентрации в препарате сохраняют выраженную токсичность к микроорганизмам, оставаясь не опасными для млекопитающих, в том числе для человека. Кроме того, резистентность к нему у микроорганизмов отсутствует. Олигогексаметиленгуанидин является отечественной разработкой и в настоящее время производится промышленно, в том числе для использования при дезинфекции воды, в качестве компонента бактерицидных салфеток и т. п. Однако его использование в создании покрытий встречает некоторые затруднения. Во-первых, он хорошо растворяется в воде, из-за чего будет легко смываться при влажной обработке поверхностей, поэтому биоцидный эффект не будет долговременным. Во-вторых, он плохо растворим во многих органических составах, используемых для производства покрытий ответственного назначения.
Наша научная группа предложила особый — химический — способ введения олигогексаметиленгуанидина в органические составы для покрытий. Химическое связывание этого вещества с компонентами этих составов обеспечивает его надежную фиксацию в покрытии, препятствующую вымыванию при влажной обработке. В то же время фрагменты молекулы этого модификатора обеспечат как минимум угнетающее действие по отношению к различным патогенным микроорганизмам. Это будет препятствовать в том числе появлению колоний вредных микробов. В настоящее время в этой теме продолжаются исследования по трем основным направлениям:
1. Повышение растворимости олигогексаметиленгуанидина в органических составах для покрытий. Это даст возможность использовать его в так называемых стопроцентных системах, не содержащих токсичных и пожароопасных органических растворителей (зеленые системы).
2. Конструирование сложной архитектуры сетчатых полимеров (похожих на объемную трехмерную сетку). Такие сетки являются основой многих материалов, а их архитектура определяет большинство свойств готового покрытия. Отметим, что направленное химическое встраивание молекул модификатора в структуру такой сетки является одной из наиболее важных научных задач современной полимерной науки.
3. Биологическое действие модифицированных покрытий. Уже установлено, что полученные нами покрытия угнетают лабораторные аналоги таких патогенных бактерий, как, например, синегнойная палочка и другие. Это подтверждает перспективы практического применения таких модификаторов и покрытий на их основе.