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

Сети знаний Сети знаний

Онлайн-образование — быстро развивающийся бизнес

Forbes
15 уроков периода высоких ставок глазами банкира 15 уроков периода высоких ставок глазами банкира

Что мы поняли за годы высоких ставок?

Ведомости
Цветы и пчёлы Цветы и пчёлы

Красивейший пример сотрудничества — взаимоотношения пчёл и цветковых растений

Наука и жизнь
Вот оно какое, наше лето Вот оно какое, наше лето

Чем занять ребенка на даче: советы для детей любого возраста

Лиза
Леон Фелипе Леон Фелипе

Леон Фелипе - нормальный трагический поэт, обычный такой гений

Дилетант
Буль-буль Буль-буль

Фантастический рассказ Владислава Кулигина «Буль-буль»

Знание – сила
Крутое пике Крутое пике

Что может вывести компанию Bombardier из штопора?

Forbes
Александр Лабас: не авангардист, не соцреалист Александр Лабас: не авангардист, не соцреалист

Голос А. Лабаса — сложный, полифоничный, подчас ускользающий от прямых смыслов

Монокль
Инфляция в белых халатах Инфляция в белых халатах

Медицинская инфляция может ускориться до 14% к концу года

Ведомости
«Мы уже не живем в своей колыбели» «Мы уже не живем в своей колыбели»

Чем дышит и живет Институт космических исследований РАН?

Знание – сила
Узорочье древних славянок Узорочье древних славянок

Древняя мода: как выглядела одежда на Руси до XIII века

Знание – сила
Вяземские Вяземские

Происходивший от Рюрика княжеский род Вяземских известен ещё со Средневековья

Дилетант
Эра литий-ионных аккумуляторов Эра литий-ионных аккумуляторов

Почему ученые трудятся над тем, чтобы повысить безопасность батареек

Наука и техника
Почему ЕС не растет Почему ЕС не растет

Что провоцирует системный кризис развития Евросоюза

Эксперт
Как Ленин дэвов побеждал Как Ленин дэвов побеждал

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

Дилетант
Мир экзопланет: самые странные экзопланеты Мир экзопланет: самые странные экзопланеты

Как появляются пульсарные планеты, планеты-зомби и бланеты

Наука и техника
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
Скелетные мышцы самолета – система управления Скелетные мышцы самолета – система управления

Зачем самолетам демпферы, гидроусилители, закрылки и предкрылки?

Наука и техника
Москва на экране Москва на экране

Почему регионы готовы доплачивать за съемки фильмов на своей территории

Эксперт
Культура всегда со страной Культура всегда со страной

Разговор с директором Эрмитажа о роли, которую играют сейчас музеи

Знание – сила
Весна императора Весна императора

Цезарь — политик-хищник, с чьим именем неотрывно связана Римская империя

Знание – сила
Земля на стыке гипотез Земля на стыке гипотез

Земля в процессе своего развития расширялась или сжималась?

Знание – сила
Рабби Давид из люфтваффе Рабби Давид из люфтваффе

В 2019 году Бундестаг одобрил введение в Германии военного раввината

Дилетант
Страховка с биткойном Страховка с биткойном

Как работают инвестиционные полисы с привязкой к биткойну

Ведомости
Знать без царя в голове Знать без царя в голове

Мини-сериал о сестрах Митфорд, которые искали любовь, а нашли политику

Weekend
Автономный шестилапый робот «MICROBRO» Автономный шестилапый робот «MICROBRO»

Как создать ровер, который сам везет ваш багаж туда, куда вам нужно?

Наука и техника
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
Установка для очистки отработанных масел УОМ-3М(100) Установка для очистки отработанных масел УОМ-3М(100)

Как установка УОМ-3М(100) очищает отработанное моторное масло

Наука и техника
История в фасадах История в фасадах

Число объектов культурного наследия в столице растет

Ведомости
Банки на передовой Банки на передовой

Как работала финансовая система СССР во время войны

Эксперт
Открыть в приложении