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
Праздник для него Праздник для него

Как организовать праздник, чтобы получилось по-мужски? Несколько простых правил

Лиза
Цветы и пчёлы Цветы и пчёлы

Красивейший пример сотрудничества — взаимоотношения пчёл и цветковых растений

Наука и жизнь
Терапия садом Терапия садом

Я выжила благодаря людям и садам. Сейчас я уже немного знаю про садовую терапию

Afternoon Seasons of life
Орудия пыток Орудия пыток

Для допросов с применением пыток были придуманы самые разные приспособления

Дилетант
Любовный текст: 7 книг о многогранности любовных чувств Любовный текст: 7 книг о многогранности любовных чувств

Книги о любви и её проявлениях

РБК
Сила воли: что мешает нам добиваться цели Сила воли: что мешает нам добиваться цели

Проблема отсутствия силы воли – в образе жизни, который ее ослабляет

Psychologies
«Несвяточные рассказы» и смешной роман о непростом выборе «Несвяточные рассказы» и смешной роман о непростом выборе

Книги о волшебстве, мошенничестве, зороастрийской магии и Италии

Ведомости
5 вопросов, которые помогут достичь эмоциональной близости в отношениях 5 вопросов, которые помогут достичь эмоциональной близости в отношениях

Вопросы для определения уровня взаимопонимания и эмоциональной связи с партнером

Inc.
В поисках рифмы: каким получился музыкальный фильм про Пушкина с Юрой Борисовым В поисках рифмы: каким получился музыкальный фильм про Пушкина с Юрой Борисовым

Святослав Иванов рассказывает, каким получился байопик с Юрой Борисовым

Forbes
Ле Корбюзье, история безумия и секты: 10 значимых книг, которые вышли в феврале Ле Корбюзье, история безумия и секты: 10 значимых книг, которые вышли в феврале

В феврале книжный мир еще только просыпается и готовится к выходу бестселлеров

Правила жизни
Японцы сделали роборуку с человеческими мышцами Японцы сделали роборуку с человеческими мышцами

Японские инженеры разработали биогибридную руку с человеческими мышцами

N+1
Композиторы из будущего: как изменилась музыка за последние 100 лет Композиторы из будущего: как изменилась музыка за последние 100 лет

Как композиторы с академическим образованием пришли к постцифровой эстетике

СНОБ
Джонни Депп — очень смелый режиссер Джонни Депп — очень смелый режиссер

Итальянский актер Риккардо Скамарчо о Джонни Деппе в роли режиссера

Ведомости
Передозировка витаминов Передозировка витаминов

Чем опасен избыток витаминов?

Здоровье
На дуде игрец: 10 голливудских актрис и актеров, получивших «Грэмми» На дуде игрец: 10 голливудских актрис и актеров, получивших «Грэмми»

Кто из голливудских артистов и за что сумел получить премию «Грэмми»

Правила жизни
Цветочная церемония Цветочная церемония

История трогательной цветочной традиции, возникшей благодаря болельщице клуба

Ведомости
Страсть, близость и обязательства: что такое любовь Страсть, близость и обязательства: что такое любовь

Что такое любовь с точки зрения психологии и что под любовью подразумевают люди?

Forbes
Войти в положение: как люди становятся удобными Войти в положение: как люди становятся удобными

А всегда ли нужно «входить в положение» и быть удобной?

СНОБ
Что такое ферритин и как не спутать дефицит железа с другими проблемами Что такое ферритин и как не спутать дефицит железа с другими проблемами

Какие скрытые процессы в организме отражает ферритин

ТехИнсайдер
Ты моя хорошая Ты моя хорошая

Какие качества необходимы сегодня настоящей подруге?

VOICE
Льготы катятся с трудом Льготы катятся с трудом

Сервисы заказа такси заявили о трудностях со льготами для пассажиров с детьми

Ведомости
Не время для чувствительности: что делать, если «сводит» зубы Не время для чувствительности: что делать, если «сводит» зубы

Откуда берется повышенная чувствительность зубов и как от нее избавиться

ТехИнсайдер
Ученые объяснили, как нейронные связи в мозгу влияют на «гибкость» ваших решений Ученые объяснили, как нейронные связи в мозгу влияют на «гибкость» ваших решений

Как гибкость мозга позволяет принимать разные решения в схожих ситуациях

ТехИнсайдер
Софонисба Вторая… — Первая! Софонисба Вторая… — Первая!

Кто сказал, что эмансипированные женщины появились только в конце XIX века?

Знание – сила
Самый медленный лифт в Нью-Йорке Самый медленный лифт в Нью-Йорке

Предисловие Егора Мостовщикова к книге иконы «новой журналистики» Гэя Тализа

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Самая обаятельная и привлекательная Самая обаятельная и привлекательная

Что это за качество — харизма — и можно ли его в себе развить?

VOICE
Южный Урал — сказочный край России Южный Урал — сказочный край России

Давно мечтала я побывать на Урале и вот стою у ворот парка «Таганай»...

Знание – сила
Александра Власова: «У каждого свой путь, главное – получать от него удовольствие» Александра Власова: «У каждого свой путь, главное – получать от него удовольствие»

Актриса Александра Власова — о марафонах желаний и способе исправить осанку

Здоровье
Газировке несладко Газировке несладко

Почему россияне переходят на лимонад без сахара?

Ведомости
Открыть в приложении