Одиннадцатиклассница Даша Степанова из московской школы №2065 придумала, как сделать аптечку первой помощи экобезопаснее: положить туда самодезинфицирующиеся перчатки и такую же маску для искусственного дыхания. О ее проекте, который победил на экофоруме учащихся, рассказала Любовь Оболенская — учитель Даши, кандидат химических наук и член добровольной пожарной команды.
Фото: Анатолий Жданов, Коммерсантъ
Фото: Анатолий Жданов, Коммерсантъ
Что окажется на свалке
Одноразовый пластик всегда вредил окружающей среде, а с началом пандемии особенно. ООН говорит, что примерно 75% появившегося из-за пандемии пластика в итоге окажутся на свалке и в океане. Но если носить одноразовые маски и перчатки небезопасно для природы, то отказываться от них — неэтично. И в случае с первой помощью дело не только в коронавирусе.
Например, искусственное дыхание нужно делать через маску-клапан. Потому что, даже если вы готовы рискнуть заразиться чужими микробами ради спасения жизни, не факт, что спасенный будет в восторге. К тому же обычно маска для сердечно-легочной реанимации в аптечке одна. Это может стать проблемой, если пострадавших несколько, как нередко бывает при автомобильных авариях.
Что придумала Даша Степанова
Проект школьницы начинался с противоожоговых гидрогелевых салфеток. Идея была — заменить наночастицами серебра неприятно пахнущий и аллергенный йодомидол, компонент популярных противоожоговых средств. Наносеребро — традиционный неорганический антисептик. Понятно, что, если серебряную ложку приложить к перчатке, она от этого не станет самодезинфицирующейся. Потому что это крупный кусок. А с наночастиц постоянно сочатся катионы серебра, они и обеззараживают.
С салфетками все получилось. Гидрогель хранится уже год и до сих пор не потерял своих свойств. Даша и руководитель ее проекта Любовь Оболенская решили расширить линейку средств с наносеребром и добавить к ней антисептический бинт, а еще самодезинфицирующиеся перчатки и маску-клапан для первой помощи.
Как соединить несоединимое
Чтобы сделать перчатки и маску для первой помощи самодезинфицирующимися, нужно было соединить полиэтилен и серебро. Это совсем чуждые друг другу материалы.
«Обычно полиэтилен не используют для создания композитов с наночастицами. Для этого больше подходят материалы с хорошей газопроницаемостью и высокой удельной поверхностью»,— говорит заведующая кафедрой «ХимБиоТех» Московского политеха Татьяна Громовых.
Решение — синтез in situ, прямо на месте. Перед тем как его провести, полиэтилен надо подвергнуть крейзингу, то есть сформировать на нем трещинки нанометрового размера.
Крейзинг проводится в адсорбционно-активной среде, такой жидкости, где, как только связь атомов полимера рвется, эту пробоину тут же заполняет растворитель. В проекте Даши Степановой — н-декан. Он создает в трещине расклинивающее давление, расталкивая ее края до наноразмера.
Когда трещин много, полимер облучают ультрафиолетом, и он становится гидрофильным — начинает любить воду. Потом его отправляют в реакционную смесь, где образуются наночастицы серебра.
Как остановить «нанореактор»
Каждая нанотрещинка становится своего рода нанореактором, где синтезируется наносеребро. Наночастицы нестабильны и хотят вырасти покрупнее, до микронных размеров. Самая главная проблема — остановить их рост. Обычно его ограничивают какие-то дополнительные реагенты, но в нашем случае это происходит механически: трещина сама нанометровых размеров. В нее попадает очень мало реакционной смеси, и новой маленькой частице наносеребра просто неоткуда брать ионы, чтобы расти.
Так полиэтилен становится самообеззараживающимся. В перчатках из него можно спокойно мыть руки, после синтеза наносеребро уже никуда не денется, потому что вдобавок оно нерастворимо в воде.
Даша Степанова отслеживала антибактериальную активность по электрофорезу, а теперь будет пробовать это делать с помощью сканирующего зондового микроскопа. В принципе плазмидные ДНК — ДНК бактерий — рутинно ими сканируются.
Сколько времени перчатки и маска сохраняют свои свойства, точно пока неизвестно. По меньшей мере пять месяцев. Примерно столько времени школьница работает над этой, по сути, второй частью проекта, и наносеребро пока не потеряло своих свойств. Конечно, это не полностью экологичная альтернатива одноразовому пластику, но более нейтральная.
«Самодезинфицирующиеся перчатки — вещь полезная, но важно, сколько они стоят и насколько плотные. Если ты один раз их надел и можешь спокойно использовать сутки, это эффективно»,— говорит начальник ССО МГМСУ «Скальпель», пожарный, профессиональный спасатель и медицинский брат СМП Москвы Игорь Онохин.
Искусственное дыхание сейчас скорая и спасатели не делают через маску, у них для этого есть мешок Амбу — механическое устройство для временной вентиляции легких.
«Сам мешок Амбу у нас при проведении искусственной вентиляции легких в негодность не приходит. Но самоочищающийся фильтр, к примеру, был бы в разы эффективнее, интереснее и экономичнее одноразовых. Для спасателей это тоже подойдет, потому что у спасателей есть мешок Амбу, а фильтров к нему нет»,— отметил Игорь Онохин.
По словам ученого и педагога Оболенской, себестоимость превращения обычных медицинских перчаток в самообеззараживающиеся для производителей составит около 3 руб. за пять пар.