Нанотехнологии в российских разработках: ученые создали наноткань с защитными свойствами

Российские ученые модифицировали привычные натуральные ткани — лен, хлопок и шерсть, придав им особые качества и изменив их свойства. Благодаря добавлению наночастиц безопасного соединения — нитрида бора — полученная наноткань обеспечивает защиту от вредного ультрафиолетового излучения, опасных патогенов, а также отталкивает влагу. Эта инновационная ткань выдерживает многократные стирки и высокие температуры, что делает ее идеальной для повседневного использования.

Исследование проводилось учеными из НИТУ МИСиС (Москва) и Государственного научного центра прикладной микробиологии и биотехнологии (Оболенск). Оно было поддержано грантом РНФ. Результаты опубликованы в журнале ACS Applied Bio Materials.

По словам исследователей, натуральные ткани (хлопок, лен и шерсть) создают идеальные условия для размножения бактерий и микробов при контакте с человеческим телом. Большая площадь этих тканей позволяет им удерживать тепло, влагу и кислород, а химические компоненты натуральных волокон обеспечивают питание этих микроорганизмов и стимулируют их рост.

Команда специалистов придумала инновационное решение для таких тканей, предложив их модификацию наночастицами нитрида бора. Известный своей способностью поглощать УФ-излучение и антибактериальными свойствами, нитрид бора также устойчив к высоким температурам и отталкивает влагу.

Чтобы наночастицы держались на волокнах ткани, ученые синтезировали их с веществами из карбоксильных и аминогрупп. Эти вещества, по словам исследователей, образуют водородные связи с целлюлозой, основным компонентом хлопка.

Экспериментальные исследования показали, что наночастицы с аминогруппами образуют более прочную связь с хлопковыми волокнами, так как не смываются даже после суток нахождения в воде и 40 стирок. Модификации повысили устойчивость хлопка к высоким температурам, при этом материал не утрачивал свои характеристики даже при нагревании выше 350°C. Кроме того, волокна стали лучше отталкивать воду и пропускали значительно меньше УФ-лучей.

Ученые также оценили антибактериальные свойства нового материала. Спустя сутки на образцах погибли все клетки кишечной палочки и золотистого стафилококка — бактерий, ответственных за ряд инфекций, включая воспаление кожи, менингит и сепсис.

По мнению исследователей, такой эффект возникает, поскольку борная кислота, выделяемая наночастицами в водной среде, является ключевым фактором антибактериальных свойств нового материала. Хотя содержание борной кислоты в нем вредно для микроорганизмов, оно абсолютно безопасно для человека.

«Мы получили мультифункциональные ткани, которые по своим характеристикам превосходят не только обычный хлопок, но и полотно, модифицированное наночастицами без дополнительных групп. Получаемый нашим методом нанотекстиль сохраняет ценные свойства даже после многократной стирки, а потому его можно применять при пошиве спортивной и спецодежды», — рассказала ведущий научный сотрудник, младший научный сотрудник лаборатории «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСиС Елизавета Пермякова.

У ученых амбициозные планы на будущее — они нацелены на дальнейшую модификацию ткани благодаря использованию гибридных наночастиц для повышения ее антибактериальных и УФ-защитных свойств.