Учёные обнаружили антибактериальные свойства у разработанного в Державинском университете нового вещества

Учёные Державинского университета и Национального исследовательского технологического университета «МИСИС» синтезировали экспериментальные образцы наноленттрисульфида титана и исследовали их антибактериальные свойства на кишечной палочке. Результаты показали, что новое вещество обладает спектром нетипичных антибактериальных свойств, которые позволят в будущем разработать новые препараты и материалы с антибактериальными свойствами для широкого применения.

Сегодня учёные говорят о том, что в ближайшие десятилетия люди будут умирать от антибиотико-резистентных инфекций чаще, чем от онкологических заболеваний. Это связано с тем, что микробы научились приспосабливаться к действию антибиотиков. Поэтому разработка новых антибактериальных препаратов и материалов сегодня выходит на передний план.

Одним из перспективных кандидатов для создания подобных препаратов может стать обладающий нелинейными оптическими и полупроводниковыми свойствами трисульфид титана — представитель группы двумерных или 2D-материалов, образующий гибкие прозрачные ленты нанометровой толщины.

— По запросу коллег из Державинского университета мы провели синтез наночастицтрисульфида, соединив порошок чистого титана и элементарной серы и поместив эту смесь в запаянные кварцевые ампулы. Синтез проводился в трубчатой печи при температуре от 450 до 500°С. Полученный нами материал растёт в виде длинных и очень тонких — менее 100 нм — лент, которые мы исследовали с использованием СЭМ, РФА и Раман-спектроскопии в целях получить информацию о физико-химических свойствах лент, — прокомментировал старший научный сотрудник кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ МИСИС  Дмитрий Муратов.

По словам учёных, такой материал может стать как компонентом новых антибиотиков, так и основой различных плёнок и покрытий, обладающих антибактериальными свойствами.

— Оказалось, что антибактериальная активность нанолент является нетипичной для большинства известных антибиотиков. Она сильно зависит от химического состава окружающей жидкости и срока хранения раствора. Кроме того, для нового материала наблюдаются два пика токсичности (противомикробного действия), — наибольший при минимальной (0.0001 г/л) и максимальной (1 г/л) концентрациях трисульфида титана; при промежуточной концентрации 0.01 г/л наблюдалось снижение токсичности. Первый из этих пиков лежит в диапазоне концентраций в десятки и сотни раз ниже, чем для традиционных противомикробных средств, — рассказала директор НИИ экологии и биотехнологий Державинского университета Ольга Захарова.

Чтобы объяснить этот необычный эффект, учёные выдвинули гипотезу, что растворенные в воде молекулы сероводорода, образующиеся в результате эмиссии серы с поверхности 2D-материала, могут как защищать, так и угнетать бактериальные клетки в зависимости от концентрации. В средней концентрации, где токсичность «исчезает», вероятно, защитное действие сероводорода проявляется максимально.

— В определённых условиях новый материал оказался в 3,5 раза эффективнее стандартного хлорсодержащего антибактериального агента — хлорки. Это открывает перспективы разработки новых антибиотиков и антибактериальных покрытий на основе наноленттрисульфида титана. Однако для этого необходимо провести целый ряд исследований — нужно научиться стабилизировать наноленты в суспензиях, оценить их противомикробную активность по отношению к различным патогенным микроорганизмам, провести оценку безопасности для человека и животных, — отметила Ольга Захарова.

Исследование было проведено по инициативе самих разработчиков. Результаты исследований опубликовали в одном из международных научных изданий.

Итоги проведённого исследования помогут учёным разработать новые препараты и материалы с антибактериальными свойствами для медицины, ветеринарии, растениеводства, производства антисептических покрытий. Работа будет проходить по стратегическим проектам Державинского университета «Новые химические материалы и технологии» и «Инновационные решения в АПК и природопользовании» федеральной программы Минобрнауки России «Приоритет 2030».