Создание новых маршрутов послойного синтеза сложных оксидов Cu(II), Ag(I), Zn(II), Fe(II,III) и др. и их гибридных соединений с молекулами биоорганических веществ и изучение их бактерицидных свойств (промежуточный, 1 этап)

В первый год выполнения проекта были разработаны новые маршруты послойного синтеза нанослоев сложных оксидов и нанокомпозитов меди, железа, цинка и серебра на различных поверхностях, в том числе на полимерных объектах сложной формы, обладающих бактерицидными свойствами поотношению к ряду патогенов из практики современной медицины. В частности, впервые было показано, что методом ионного наслаивания (ИН) на поверхности титана может быть получен 0D-2D нанокомпозит Ag(0)-ZnFeOH, состоящий из наночастиц серебра размером 10-20 нм, находящихся на поверхности 2D нанокристаллов ZnFeOH c морфологией ультратонких нанолистов, обладающий выраженной антибактериальной активностью и прологнированным действием в отношении патогенных антибиотикорезистентных штаммов бактерий S. aureus и E. coli. Получение нанокомпозита осуществлялось в два этапа – первый из них включал синтез на подложке из титана слоистого двойного гидроксида цинка и железа (III), а второй – синтез наночастиц серебра на поверхности предварительно нанесенных на подложку нанолистов ZnFeOH. Реагентами для синтеза служили растворы соли Мора, аммиаката цинка, AgNO3 и NaBH4. Состав, морфология и кристаллическая структура полученного соединения были изучены методами СЭМ, РСМА и РФА, а антибактериальный анализ проведен с помощью метода диффузии в агар. Было установлено, чтодля образцов, синтезированных в результате 10 циклов ИН нанослоев ZnFeOH и 10 циклов ИН нанослоев nAg, наблюдаются наивысшие значения зон задержек роста бактерий S. aureus и E. coli, и они равны 8 и 17 мм, соответственно, и данные значения стабильны в течение 72 ч. Также, впервые найдены условия послойного синтеза при комнатной температуре ультратонких 2D нанокристаллов CuFeO2•H2O, а именно при последовательной и многократной обработке по методике ИН пластин кремния водными растворами аммиаката меди (II) и соли Мора на их поверхности на каждом цикле ИН наблюдается последовательная адсорбция катионов Cu (II) и Fe (II) и окислительно-восстановительная реакция между ними с образованием ультратонкого слоя CuFeO2 с кристаллической структурой подобной делафосситу. Причем, данные нанокристаллы имеют морфологию ультратонких нанолистов и образуют на поверхности массив, состоящий из произвольно и хаотично расположенных отдельных нанолистов. Установлено, что нанесение данных нанокристаллов на поверхность кремния существенно изменяет углы смачивания его поверхности водой. Так, в ряду образцов полученных в результате 2-15 циклов ИН углы изменяются от 63 до 3 градусов и последнее значение свидетельствует о достижении эффекта супергидрофильности поверхности. Стоит отметить возможность направленного изменения степени гидрофильности и гидрофобности образцов путем варьирования числа циклов ИН при синтезе на их поверхности нанокристаллов CuFeO2, что важно при создании, например, антибиопленочных покрытий. Кроме запланированных работ, были проведены эксперименты, направленные на использование более широкого круга подложек. Для этого были взяты различные полимерные объекты сложной формы, которые обладают внутренней поверхностью. В качестве подложек были выбраны полифиламентные полимерные волокна, а именно полиамидные волокна плетеной и крученой структуры, а также волокна из полиэтилентерефталата (ПЭТ). Результаты исследование показывают, что волокна равномерно покрываются синтезируемыми соединениями как с внешней, так и с внутренней стороны и обладают бактерицидными свойствами. Эти результаты, на наш взгляд, являются важным экспериментальным доказательством возможности синтеза методом ИН гибридных композитных покрытий оптимальной толщины на поверхности объектов сложной формы и получения высокоэффективных антибактериальных покрытий.