Применение "зеленых нанотехнологий" для создания антибактериального гель-спрея на основе наночастиц серебра

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 21-73-00134

НазваниеПрименение "зеленых нанотехнологий" для создания антибактериального гель-спрея на основе наночастиц серебра

Руководитель Вишневецкий Дмитрий Викторович, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет" , Тверская обл

Конкурс №60 - Конкурс 2021 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-405 - Наноструктуры и кластеры. Супрамолекулярная химия. Коллоидные системы.

Ключевые слова L-цистеин, N-ацетил-L-цистеин, ионы и наночастицы серебра, супрамолекулярные гели, антибактериальные агенты, цитотоксичность, самоорганизация

Код ГРНТИ31.15.31

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Предлагаемый проект направлен на разработку и изучение свойств новой универсальной супрамолекулярной гидрогелевой системы с целью ее применения в борьбе с различными видами бактерий и бактериальными пленками. Уникальность предлагаемой системы заключается в использовании всего лишь двух компонентов – серосодержащей аминокислоты и соли серебра и простейшего смешения их водных растворов низкой концентрации (0.01 масс. %) для in situ генерирования тиксотропного геля, содержащего наночастицы серебра. С одной стороны, известно, что наночастицы серебра (НЧС) – природный малотоксичный антибиотик, который обладает широким спектром свойств: антибактериальные, противовирусные, противогрибковые и противораковые. В отличие от известных на сегодняшний день синтетических и полусинтетических антибиотиков, к которым в большинстве случаев микроорганизмы приобретают резистентность и заболевание переходит в хроническую форму, НЧС не имеют данной тенденции. Особенно актуально использование препаратов на основе НЧС при профилактике и лечении острых и хронических заболеваний ЛОР-органов, борьбе с внутрибольничными инфекциями, которые обусловлены образованием бактериальных пленок, против которых антибиотики бессильны. С другой стороны, до сих пор продолжается поиск новых, простых в исполнении, дешевых, экологически безопасных способов получения наночастиц серебра с целью их внедрения в технологии производства медицинских изделий и препаратов. Научная новизна настоящего проекта заключается в использовании серосодержащих аминокислот, которые одновременно выступают в качестве восстанавливающего, гелеобразующего и стабилизирующего агента. L-цистеин (ЦИС) и N-ацетил-L-цистеин (НАЦ) – природные аминокислоты, обладающие уникальными характеристиками. Их муколитическое действие позволяет активно разрушать и способствовать выведению мокроты при различных заболеваниях ЛОР-органов, разрушать бактериальные пленки при внутрибольничных инфекциях. L-цистеин ускоряет процессы выздоровления при заболеваниях органов дыхания и играет важную роль при активизации лейкоцитов и лимфоцитов. Гель-форма в свою очередь будет обладать пролонгирующим эффектом и способствовать увеличению срока хранения разрабатываемой системы, что важно при производстве и использовании лекарственных препаратов. Актуальность работы обусловлена тем, что разрабатываемый новый подход in situ получения НЧС позволит создавать новые системы в одну стадию, в мягких условиях (при комнатной температуре, без использования токсичных восстановителей, облучения, бактериального синтеза), без необходимости введения дополнительных стабилизаторов. Планируется изучить закономерности формирования НЧС при совмещении водных растворов различных солей серебра (нитрат, нитрит, ацетат) и аминокислот (ЦИС, НАЦ); исследовать механизм самоорганизации в данных системах; изучить антибактериальные характеристики новых систем; оценить их цитотоксичность на нормальных клетках человека и воспалительную реакцию; провести отбор и определить наиболее перспективную систему, обладающую универсальностью. В России аналогичные работы до сих пор неизвестны, а предлагаемый проект и квалификация руководителя проекта отвечают высокому мировому уровню исследований в области получения и исследования свойств антибактериальных гелей на основе низкомолекулярных соединений.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Вишневецкий Д.В., Мехтиев А.Р., Перевозова Т.В., Иванова А.И., Аверкин Д.В., Хижняк С.Д., Пахомов П.М. l-Cysteine as a reducing/capping/gel-forming agent for the preparation of silver nanoparticle composites with anticancer properties Soft Matter, 18, 3031-3040 (год публикации - 2022)
10.1039/D2SM00042C

2. Вишневецкий Д.В., Семенова Е.М., Аверкин Д.В., Мехтиев А.Р. Behavior and bioactive properties of aqueous L-cysteine–AgNO3 solution at different pH Mendeleev Communications, 3, 33, 431–432 (год публикации - 2023)
10.1016/j.mencom.2023.04.042

3. Андрианова Я.В., Вишневецкий Д.В., Иванова А.И., Хижняк С.Д., Пахомов П.М. Gelation processes in L-cysteine/AgNO3 aqueous solution under the influence of metal salts of different valence Russian Chemical Bulletin (год публикации - 2023)

4. Вишневецкий Д.В., Аверкин Д.В., Ефимов А.А., Лизунова А.А., Шамова О.В., Владимирова Е.В, Сухарева М.С.,Мехтиев А.Р. L-cysteine and N-acetyl-L-cysteine mediated synthesis of nanosilver-based sols and hydrogels with antibacterial and antibiofilm properties Journal of Materials Chemistry B (год публикации - 2023)

5. Потапенкова Т.В., Вишневецкий Д.В., Иванова А.И., Хижняк С.Д., Пахомов П.М. Effect of dispersed phase concentration on gelation and formation of silver nanoparticles in aqueous solutions of l-cysteine and silver nitrite Russian Chemical Bulletin, 10, 71, 2123-2129 (год публикации - 2022)
10.1007/s11172-022-3636-6

6. Потапенкова Т.В., Вишневецкий Д.В., Червинец В.М., Хижняк С.Д., Пахомов П.М. Антибактериальная активность водных растворов на основе L- цистеина, N-ацетилцистеина и нитрита серебра Вестник ТвГУ. Серия "Химия"., 2, 48, 110-117 (год публикации - 2022)
10.26456/vtchem2022.2.13

Публикации