Сотрудники лаборатории физикохимии коллоидных систем Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН синтезировали стабильные наночастицы серебра в среде N-реацетилированного гидрохлорида олигохитозана.

Выяснилось, что отдельные наночастицы серебра размером 10–25 нм собираются в агрегаты размером 60–90 нм, вокруг которых формируется полимерная оболочка толщиной 2–4 нм.

Было установлено, что в ходе синтеза формируется не только нанокристаллическое серебро, но и фаза хлорида серебра. Полученная система проявляет выраженную антибактериальную активность по отношению к Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa и Bacillus cereus.

Развитие у патогенных бактерий устойчивости к существующим противомикробным средствам требует постоянного обновления парка антибиотиков. Поэтому всё большее значение приобретают альтернативные антибактериальные препараты. В последние годы в этом качестве активно используются наноструктуры на основе благородных металлов, например, серебра, поскольку они способны взаимодействовать с бактериальными клетками, внедряться в них и нарушать их кислотно-щелочной баланс.

Однако наночастицы серебра в определённых концентрациях могут быть цитотоксичными. Для снижения токсичности наночастиц их поверхность дополнительно модифицируют полимерной оболочкой. При этом предпочтение отдается биополимерам, в том числе хитозану и его производным.

Эти соединения обладают собственной антимикробной активностью; они являются биосовместимыми, что обусловливает их активное применение в медицине, например, для создания специальных повязок, систем доставки лекарств, материалов для пломбирования и т.д.

Большие перспективы имеют олигохитозаны, то есть хитозаны с молекулярной массой 2–16 кДа. По сравнению с полимергомологами, они обладают рядом преимуществ: большей растворимостью в воде и меньшей вязкостью растворов, а также большей антибактериальной активностью в ряде сред.

«Соединения, которые применяют для синтеза наночастиц серебра в растворах хитозанов и их производных, могут загрязнять поверхность наночастиц. Нашей группе удалось разработать способ синтеза, при котором олигохитозан выступает одновременно и восстановителем ионов серебра, и стабилизатором формирующихся наночастиц, поэтому не требуется вводить дополнительные реагенты, — объяснила один из авторов работы, младший научный сотрудник лаборатории Екатерина Уродкова. — Кроме того, мы можем задавать условия синтеза так, чтобы наночастицы имели требуемый размер, который можно контролировать на всех стадиях процесса».

Электронная микроскопия показала, что синтезированные наночастицы серебра размером от 10 до 25 нм собираются в агрегаты диаметром 60–90 нм, покрытые оболочкой из олигохитозана. Наличие у олигохитозана реакционноспособных функциональных групп позволяет проводить дальнейшую функционализацию. Методом порошковой рентгеновской дифракции было обнаружено, что, помимо нанокристаллического серебра, в дисперсии присутствует также фаза хлорида серебра. Вероятно, она формируется в начале синтеза. Эксперименты показали, что полученные дисперсии обладают антимикробной активностью по отношению к ряду грамположительных и грамотрицательных бактерий. От наличия фазы хлорида серебра и концентрации в ней остаточных ионов серебра эта активность зависит незначительно.

«Мы синтезировали дисперсии наночастиц серебра, обладающие выраженной антимикробной активностью и покрытые тонкой полимерной оболочкой, которая позволяет в дальнейшем модифицировать поверхность этих частиц. Такой подход относительно прост, воспроизводим и не требует дополнительных стадий очистки. Вот почему полученные нами системы представляют интерес для разработки материалов биомедицинского применения», — подвела итог Екатерина Уродкова.

Работа выполнена в сотрудничестве с кафедрой биотехнологии и промышленной фармации Института тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова (РТУ МИРЭА), Институтом элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН, Институтом кристаллографии им. А.В. Шубникова РАН, а также Научно-исследовательским институтом по изысканию новых антибиотиков им. Г.Ф. Гаузе. Результаты опубликованы в журнале Pharmceutics.

Текст: Ольга Макарова.
Источник: ИФХЭ РАН.