Развитие наук привело в конце XX века к появлению новой отрасли — нанотехнологии

Наука и жизньНаука

Наночастицы серебра в карбонатной шубе

Кубок Ликурга. Фото со вспышкой (а) и при обычном освещении (б). Изменение цвета в зависимости от освещения (угла падения света) связано с наличием в стекле мельчайших частиц коллоидного золота и серебра. Фото: Brit_Mus_13sept10_brooches_etc_044.jpg: Johnbod/Wikimedia Commons/ CC BY-SA 3.0.

Развитие химических, физических и технических наук привело в конце XX века к появлению новой отрасли — нанотехнологии. В настоящее время наноматериалы* активно создаются и быстро и широко внедряются в разные сферы жизни — промышленность, медицину, сельское хозяйство. Причина этого — комплекс новых и полезных свойств по сравнению с макроматериалами. К числу широко используемых наноматериалов относятся наночастицы серебра различного размера и формы. Как и все металлы в наноразмерном состоянии они имеют высокое соотношение площади поверхности к объёму, что придаёт им особые свойства и обуславливает большую эффективность работы при их использовании, например, в транзисторах, устройствах магнитной записи, в качестве катализаторов.

Нужно заметить, что человечество использует серебро уже не одну тысячу лет. Люди рано обнаружили его способность подавлять развитие опасной микрофлоры и успешно использовали это свойство для продления сроков хранения воды и пищевых продуктов, получения разнообразных лекарственных и косметических средств. Были также замечены и необычные оптические свойства серебра и золота, благодаря которым при внесении этих металлов в небольших количествах в стекло оно приобретало красивую окраску. Поэтому их добавляли в изделия из стекла (например, в Древнем Риме). Свидетельство тому — кубок Ликурга (IV век). Находящиеся в бронзовой оправе кубка вставки из окрашенного стекла содержат небольшие добавки сплава серебра (70%) с золотом (30%), который, как теперь установлено, состоит из наночастиц со средним диаметром 40 нм. Кубок имеет красный цвет в проходящем свете, а в отражённом он выглядит серо-зелёным, что придаёт ему красоту и загадочность. Другой пример использования небольших добавок благородных металлов в стекле — изготовление в XII—XVI веках лимонно-жёлтых витражей в католических и протестантских соборах Европы. Такое окрашивание — исключительно стойкое; кроме того, оно даёт возможность варьировать цвет стекла, изменяя режим плавки, а значит, размер и форму наночастиц. Последнее стало понятно лишь недавно, когда появились современные методы изучения наночастиц. Сферические частицы серебра и золота имеют жёлтый и красный цвет соответственно, а частицы тех же металлов в форме палочек, призм и других структур приобретают практически все цвета и оттенки от жёлтого до фиолетового. Впервые устойчивый водный раствор коллоидного золота красного цвета получил Майкл Фарадей в 1857 году. Открытие инициировало интерес к изучению малых частиц металла и их необычных свойств. Однако широкие и системные исследования стали возможны, когда появились физические приборы, позволяющие непосредственно «увидеть» частицы, размеры которых в десятки тысяч раз меньше толщины человеческого волоса. Сейчас мы можем увидеть не только сами эти частицы, но и отдельные атомы на их поверхности, а также оценить размер и форму частиц.

* Материалы считаются наноразмерными, если одно, два или все три измерения имеют размеры от 1 до 100 нм

Перспективное направление применения наноразмерного серебра связано с его возможностью подавлять жизнедеятельность опасной для здоровья людей микрофлоры. Появление новых штаммов болезнетворных бактерий, устойчивых к антибиотикам узкого действия, — угроза для жизни и здоровья человека. Серебро же обладает широким спектром противомикробного действия — у большинства патогенных микроорганизмов устойчивости к нему нет. Вдобавок это гипоаллергенный наноматериал.

Будучи мощным токсином для большинства бактерий и вирусов, серебро в небольших концентрациях безопасно для клеток млекопитающих и в том числе для человеческого организма. Бактерицидные свойства серебра связывают в первую очередь с высвобождением ионов серебра при частичном окислительном растворении наночастиц (коррозии), которые подавляют опасную микрофлору. Создание наноразмерного серебра, устойчивого в водной среде (гидрозоли), резко расширило области его применения. Появилась возможность доставлять наночастицы серебра как источник медленно освобождающихся ионов в локальные участки организма, а также использовать способность наноразмерных частиц проникать сквозь клеточные мембраны напрямую в клетки и влиять на биологические процессы в них.

Предложено множество механизмов воздействия серебра на микроорганизмы. Один из наиболее распространённых — адсорбционный: отрицательно заряженная бактериальная клетка погибает вследствие электростатического взаимодействия с положительно заряженными ионами серебра, которое возникает при адсорбции. В общих чертах механизм борьбы серебра с одноклеточными (бактериями) и бесклеточными вирусами выглядит следующим образом: серебро реагирует с клеточной мембраной бактерии, которая представляет собой структуру из особых белков (пептидогликанов), соединённых аминокислотами для обеспечения механической прочности и стабильности. Серебро взаимодействует с внешними пептидогликанами, блокируя перенос кислорода внутрь клетки бактерии. Это приводит к «удушью» микроорганизма и его гибели.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Сестры и братья вайнеры Сестры и братья вайнеры

Блогеры зарабатывают миллионы на рекламе в Instagram

Forbes
Через санкции к росту Через санкции к росту

Как российская экономика ищет способы сотрудничества с глобальными игроками

Эксперт
Цветы и пчёлы Цветы и пчёлы

Красивейший пример сотрудничества — взаимоотношения пчёл и цветковых растений

Наука и жизнь
Опять и опять «Назад в будущее» Опять и опять «Назад в будущее»

Краткая история ленты «Назад в будущее», вырастившей последнее поколение XX века

Weekend
«Насильно мил не будешь» «Насильно мил не будешь»

Что мы можем назвать противоположностью любви?

Psychologies
Дейнотерий – слон с берегов Дона Дейнотерий – слон с берегов Дона

Слоны – одни из самых стабильных в эволюционном плане животных...

Наука и техника
Маша Малиновская: «Идеальных партнеров не существует» Маша Малиновская: «Идеальных партнеров не существует»

Умеет Маша разбудить воображение!

Playboy
Кнут Гамсун Кнут Гамсун

Кнут Гамсун говорил от имени нации и тем сильно её скомпрометировал

Дилетант
Как Ленин дэвов побеждал Как Ленин дэвов побеждал

Какие отпечатки оставили на народах России события на рубеже XIX и XX веков

Дилетант
Есть ли у Европы армия Есть ли у Европы армия

О потенциале собственной армии Евросоюза и перспективах ее участия вне НАТО

Монокль
Архив богини Фауны Архив богини Фауны

Зоологический музей Московского университета – «отражение самой природы»

Знание – сила
Карманные мозги, что управляют всем: микроконтроллеры от первых 4-бит до IoT-революции Карманные мозги, что управляют всем: микроконтроллеры от первых 4-бит до IoT-революции

История микроконтроллеров от их зарождения до современных тенденций

Наука и техника
«Мы уже не живем в своей колыбели» «Мы уже не живем в своей колыбели»

Чем дышит и живет Институт космических исследований РАН?

Знание – сила
Кто открыл лазейки в вузы Кто открыл лазейки в вузы

Школьные олимпиады становятся местом отработки способов незаконного поступления

Монокль
Маленькие шаги к переменам Маленькие шаги к переменам

Интервью с создателем инклюзивных раскрасок и игрушек Натальей Пониной

Лиза
О пользе «бумажной волокиты» О пользе «бумажной волокиты»

На каком языке говорили евреи, вернувшиеся из вавилонского пленения?

Знание – сила
Что следует знать начинающему инвестору Что следует знать начинающему инвестору

Что надо знать, когда планируете начать инвестировать?

Наука и техника
Кадровый агропотенциал Кадровый агропотенциал

Роль государства и бизнеса в решении проблемы дефицита персонала

Агроинвестор
Таблетки на ветер? Таблетки на ветер?

Как правильно выбрасывать лекарства из аптечки?

Лиза
Пустые кресла и забытые письма: одиночество как экспонат Пустые кресла и забытые письма: одиночество как экспонат

Мы приезжаем в музей смотреть не на экспонаты, а внутрь себя

Знание – сила
Инфляция в белых халатах Инфляция в белых халатах

Медицинская инфляция может ускориться до 14% к концу года

Ведомости
Скелетные мышцы самолета – система управления Скелетные мышцы самолета – система управления

Зачем самолетам демпферы, гидроусилители, закрылки и предкрылки?

Наука и техника
Быстрый платеж Быстрый платеж

Оплата покупок по QR-коду: в чем выгода и в чем подвох

Лиза
Страховка с биткойном Страховка с биткойном

Как работают инвестиционные полисы с привязкой к биткойну

Ведомости
Земля на стыке гипотез Земля на стыке гипотез

Земля в процессе своего развития расширялась или сжималась?

Знание – сила
Как накормить искусственный интеллект Как накормить искусственный интеллект

Как обеспечить непрерывную работу ИИ и центров обработки данных?

Ведомости
Алексей Сазанов: Ожидания от налоговых новаций в целом оправдались Алексей Сазанов: Ожидания от налоговых новаций в целом оправдались

Замминистра финансов Алексей Сазанов — о налоговых реформах и их результатах

Ведомости
Вековые традиции Вековые традиции

Не получается нарисовать стрелки, а тени сразу скатываются?

Лиза
Денис Власенко: «Все-таки мир не черно-белый» Денис Власенко: «Все-таки мир не черно-белый»

Денис Власенко о «супергеройских» ролях и о том, каково это в возрастном гриме

Ведомости
О чем молчат рекорды HoReCa О чем молчат рекорды HoReCa

Будут ли все последствия смещения потребления с кухни в ресторан положительными?

Агроинвестор
Открыть в приложении