RU2474471C2 - Colloidal solution of silver nanoparticles, metal-polymer nanocomposite film material, methods for production thereof, bactericidal composition based on colloidal solution and bactericidal film made from metal-polymer material - Google Patents

Colloidal solution of silver nanoparticles, metal-polymer nanocomposite film material, methods for production thereof, bactericidal composition based on colloidal solution and bactericidal film made from metal-polymer material Download PDF

Info

Publication number
RU2474471C2
RU2474471C2 RU2011118785/05A RU2011118785A RU2474471C2 RU 2474471 C2 RU2474471 C2 RU 2474471C2 RU 2011118785/05 A RU2011118785/05 A RU 2011118785/05A RU 2011118785 A RU2011118785 A RU 2011118785A RU 2474471 C2 RU2474471 C2 RU 2474471C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
silver nanoparticles
colloidal solution
bactericidal
metal
Prior art date
Application number
RU2011118785/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011118785A (en
Inventor
Валентина Андреевна Александрова
Людмила Николаевна Широкова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН)
Priority to RU2011118785/05A priority Critical patent/RU2474471C2/en
Publication of RU2011118785A publication Critical patent/RU2011118785A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2474471C2 publication Critical patent/RU2474471C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Colloid Chemistry (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention can be used as a sterilising medium or an antibacterial component, particularly when making bactericidal liquid plaster, a component when producing materials for restoration of bones and other body tissue in restorative medicine, film material as a bactericidal, nontoxic, biodegradable coating on wounds, burns etc. The colloidal solution and film material can also be used in electronics and optoelectronic applications. The method of producing the colloidal solution of silver nanoparticles involves dissolving AgNO3 and a stabiliser polymer - carboxymethyl chitin in concentration of 0.1-3 wt % in water and concentration of AgNO3 3.5-10.1 mM in carboxymethyl chitin solution, bubbling inert gas through the layer of solution and gamma-ray exposure of the solution with a dose of 2-12 kGy with reduction of silver ions to silver nanoparticles. Before bubbling, isopropyl alcohol or ethanol or ethylene glycol is added to the obtained solution. The invention also relates to a colloidal solution of silver nanoparticles obtained using said method, and a bactericidal composition based thereon. To obtain a metal-polymer nanocomposite film material from a colloidal solution of silver nanoparticles, a solution of carboxymethyl chitin in concentration of 2-4 wt % is added and the nanocomposite film material is obtained by moulding and removing water by evaporation until achieving moisture content of 10 wt %. The invention also relates to a film material obtained using said method and a bactericidal film made therefrom.
EFFECT: obtaining size- and shape-homogeneous silver nanoparticles, high bactericidal activity, especially with respect to Salmonella typhimurium and Staphilococcus aureus strains with possibility of maintaining flow of oxygen into a wound area to be healed, accelerates repair and epithelialisation processes, accelerates biodegradation of material up to full decomposition thereof on the healed surface, which enables to prevent the injurious procedure of removing the film.
7 cl, 2 tbl, 9 ex, 10 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к коллоидному раствору наночастиц серебра и металл-полимерным нанокомпозитным пленочным материалам и способам их получения, а также бактерицидному составу на основе коллоидного раствора и бактерицидной пленке из металл-полимерного материала и позволяет получать однородные по размеру и форме наночастицы серебра, включенные в матрицу полимера-стабилизатора. Бактерицидный состав на основе коллоидного раствора наночастиц металлов может найти широкое применение, в частности, в качестве стерилизующей среды или антибактериального компонента в различных составах. Так, коллоидный раствор наночастиц серебра, стабилизированный карбоксиметилхитином, в который при необходимости могут быть введены добавки, может найти применение для приготовления бактерицидных жидких пластырей, которые используют при первичной обработке небольших повреждений кожи в быту и на производстве с целью предотвращения инфицирования раневой поверхности. Такие бактерицидные жидкие пластыри применяют в виде концентрированного раствора всех компонентов либо в форме аэрозоля. Бактерицидная пленка из композитного пленочного материала может быть использована в качестве биодеградирующего (рассасывающегося) покрытия на раны и ожоги, выполненного в форме одно- или двухслойного покрытия. При этом возможно его сочетание с другими биодеградирующими полисахаридами (хитозан, альгинат и др.).The present invention relates to a colloidal solution of silver nanoparticles and metal-polymer nanocomposite film materials and methods for their preparation, as well as a bactericidal composition based on a colloidal solution and a bactericidal film from a metal-polymer material and allows to obtain silver nanoparticles of uniform size and shape included in the matrix polymer stabilizer. A bactericidal composition based on a colloidal solution of metal nanoparticles can be widely used, in particular, as a sterilizing medium or an antibacterial component in various compositions. Thus, a colloidal solution of silver nanoparticles stabilized by carboxymethylchitin, into which additives can be added if necessary, can be used for the preparation of bactericidal liquid plasters, which are used in the initial treatment of small skin lesions in everyday life and at work to prevent infection of the wound surface. Such bactericidal liquid patches are used in the form of a concentrated solution of all components or in the form of an aerosol. A bactericidal film made of a composite film material can be used as a biodegradable (absorbable) coating on wounds and burns, made in the form of a single or double layer coating. Moreover, it may be combined with other biodegradable polysaccharides (chitosan, alginate, etc.).

Кроме того, коллоидный раствор, содержащий наночастицы серебра, может быть использован для создания проводящих чернил, которые могут найти применение в электронике и оптоэлектронных приложениях для получения гибких и растягивающихся микроэлектродов, передающих сигналы от одного элемента цепи к другому. Печатные микроэлектроды могут выдерживать неоднократные сгибания и растяжения с минимальным изменением их электрических свойств. Металл-полимерный пленочный материал, содержащий наночастицы серебра, может найти применение во многих областях, таких как оптика, электроника, создание сенсоров и многое другое.In addition, a colloidal solution containing silver nanoparticles can be used to create conductive inks that can be used in electronics and optoelectronic applications to produce flexible and expandable microelectrodes that transmit signals from one element of the circuit to another. Printed microelectrodes can withstand repeated bending and stretching with minimal change in their electrical properties. A metal-polymer film material containing silver nanoparticles can be used in many fields, such as optics, electronics, sensor manufacturing, and much more.

Известно много способов получения коллоидных частиц металлов. В зависимости от условий, способствующих образованию и стабилизации наночастиц металлов в растворах, методы получения наночастиц можно разделить на две основные группы: обратно-мицеллярные системы, где процесс восстановления ионов металлов в наночастицы протекает в водном ядре мицеллы, а растущие наночастицы окружены оболочкой из молекул поверхностно-активного вещества (ПАВ) [М.Р.Pileni The role of soft colloidal templates in controlling the size and shape of inorganic nanocrystals. Naturematerials, 2003, V.2, P. 145-150]; системы, использующие в качестве стабилизатора наноразмерных частиц синтетические и природные полимеры [Wu С., В.Р.Mosher, К.Lyons, Т.Zeng. Reducing ability and mechanism for polyvinylpyrrolidone (PVP) in silver nanoparticles synthesis. J. Nanosci. Nanotechnol. 2010. V.10. №4. P.2342-2347]. Суть способа, описанного в [Е.М.Egorova, A.A.Revina. Mechanism of the interaction of quercetin with silver ions in reverse micelles Russian Journal of Physical Chemistry A. 2003. V.77. №9. P.1513-1521], заключается в образовании обращенных мицелл наноразмерных металлических частиц путем восстановления ионов металла из водного раствора нитрата серебра, диспергированного в неполярном углеводороде в обратных мицеллах ПАВ - бис-2-этилгексил сульфосукцината натрия (аэрозоль ОТ). Описанный способ обращенных мицелл широко известен и позволяет получать однородные как по размеру, так и по форме наночастицы металлов. Однако получаемый коллоидный раствор содержит большое количество неполярного растворителя - изооктана, что существенным образом ограничивает возможности применения таких систем в медицине и косметике. Кроме этого, поскольку в качестве стабилизатора в таких системах используется ПАВ, то недостатком таких систем является необходимость преодоления несовместимости органических коллоидных растворов наночастиц с водными растворами полимеров для получения разнообразных по форме материалов (пленок, волокон, губок и т.д.).Many methods are known for producing colloidal metal particles. Depending on the conditions conducive to the formation and stabilization of metal nanoparticles in solutions, the methods for producing nanoparticles can be divided into two main groups: reverse micellar systems, where the process of reduction of metal ions into nanoparticles proceeds in the water core of the micelle, and the growing nanoparticles are surrounded by a shell of molecules of surface -active substance (surfactant) [M.Pileni The role of soft colloidal templates in controlling the size and shape of inorganic nanocrystals. Naturematerials, 2003, V.2, P. 145-150]; systems using synthetic and natural polymers as a stabilizer of nanosized particles [Wu S., B.P. Mosher, K. Lyons, T. Zeng. Reducing ability and mechanism for polyvinylpyrrolidone (PVP) in silver nanoparticles synthesis. J. Nanosci. Nanotechnol. 2010. V.10. Number 4. P.2342-2347]. The essence of the method described in [E.M. Egorova, A.A. Revina. Mechanism of the interaction of quercetin with silver ions in reverse micelles Russian Journal of Physical Chemistry A. 2003. V.77. No. 9. P.1513-1521], consists in the formation of inverted micelles of nanosized metal particles by reduction of metal ions from an aqueous solution of silver nitrate dispersed in non-polar hydrocarbon in reverse micelles of surfactants - sodium bis-2-ethylhexyl sulfosuccinate (RT aerosol). The described method of inverted micelles is widely known and allows to obtain metal nanoparticles uniform in size and shape. However, the resulting colloidal solution contains a large amount of non-polar solvent - isooctane, which significantly limits the possibility of using such systems in medicine and cosmetics. In addition, since surfactants are used as a stabilizer in such systems, the drawback of such systems is the need to overcome the incompatibility of organic colloidal solutions of nanoparticles with aqueous polymer solutions to obtain materials of various shapes (films, fibers, sponges, etc.).

Для устранения этих недостатков в качестве стабилизатора наночастиц металлов используют синтетические и природные полимеры. При таком способе стабилизации наночастиц металлов в растворе в качестве восстановителя могут быть использованы как химические реагенты, так и различные виды излучений высоких энергий, в частности гамма-излучение.To eliminate these shortcomings, synthetic and natural polymers are used as a stabilizer of metal nanoparticles. With this method of stabilizing metal nanoparticles in solution, both chemical reagents and various types of high-energy radiation, in particular gamma radiation, can be used as a reducing agent.

Среди химических реагентов-восстановителей в таких системах наиболее часто используются гидразин, водород и боргидриды [Т.Hasell, J.Yang, W.Wang, P.D.Brown, S.M.Howdle. A facile synthetic route to aqueous dispersions of silver nanoparticles Mater. Lett. 2007. V.61. №27. P.4906-4910; A.Pal, S.Shah and S.Dev. Synthesis of Au, Ag and Au-Ag alloy nanoparticles in aqueous polymer solution. Col. Surf. A. 2007. V.302. 1-3. P.51-57]. Однако наночастицы металлов, получаемые химическим восстановлением, могут быть загрязнены примесями как исходных восстановителей, так и токсичных продуктов реакции.Among the chemical reducing agents in such systems, hydrazine, hydrogen, and borohydrides are most often used [T. Hasell, J. Yang, W. Wang, P. D. Brown, S. M. Howdle. A facile synthetic route to aqueous dispersions of silver nanoparticles Mater. Lett. 2007. V.61. Number 27. P. 4906-4910; A. Pal, S. Shah and S. Dev. Synthesis of Au, Ag and Au-Ag alloy nanoparticles in aqueous polymer solution. Col. Surf A. 2007. V.302. 1-3. P.51-57]. However, metal nanoparticles obtained by chemical reduction may be contaminated with impurities of both the starting reducing agents and toxic reaction products.

Важным преимуществом радиационно-химического восстановления металлсодержащих наночастиц является возможность синтеза наночастиц металлов с хорошей воспроизводимостью в твердых средах (например, полимерных матрицах, пленках) и при низких температурах, а также получение целевого продукта, лишенного примесей, сопутствующих химическим методам восстановления.An important advantage of radiation-chemical reduction of metal-containing nanoparticles is the possibility of synthesizing metal nanoparticles with good reproducibility in solid media (e.g., polymer matrices, films) and at low temperatures, as well as obtaining the target product devoid of impurities associated with chemical reduction methods.

Известно, что хитин нерастворим в обычных растворителях, что ограничивает область его практического применения. Кроме того, N-деацетилированное производное хитина - хитозан, растворяется в водных растворах только при рН менее 6,5. Поэтому для дальнейшего его использования в медицине и косметике требуется удаление избыточной кислоты, что влечет за собой изменение формы и размера получаемого материала. В отличие от хитина и хитозана их карбоксиметилированные производные, в частности карбоксиметилхитин, наряду с низкой токсичностью отличается хорошей растворимостью в воде, что подтверждает перспективность его использования в качестве стабилизатора наночастиц металлов.It is known that chitin is insoluble in conventional solvents, which limits the scope of its practical application. In addition, the N-deacetylated derivative of chitin - chitosan, dissolves in aqueous solutions only at pH less than 6.5. Therefore, for its further use in medicine and cosmetics, removal of excess acid is required, which entails a change in the shape and size of the material obtained. Unlike chitin and chitosan, their carboxymethylated derivatives, in particular carboxymethylchitin, along with low toxicity are notable for their good solubility in water, which confirms the promise of its use as a stabilizer of metal nanoparticles.

Наиболее близкими к предложенному изобретению являются коллоидный раствор, способ его получения, бактерицидный состав на его основе, металл-полимерный композитный материал, способ его получения и бактерицидная пленка из него, описанные в патенте [М.S.Lee et all. Colloid solution of metal nanoparticles, metal-polymer nanocomposites and methods for preparation thereof. Patent № US 7348365. 2008]. Суть способа получения коллоидного раствора заключается в восстановлении наночастиц серебра из его солей, в том числе нитрата серебра, в водных растворах в присутствии в качестве стабилизатора следующих полимеров - поливинилпирролидон, полиакрилонитрил, полиметилметакрилат, полиметилакрилат с последующим барботированием сквозь раствор азота или аргона. Для восстановления ионов серебра в наночастицы металлов использовали гамма-излучение. Согласно данному изобретению наночастицы серебра могут быть получены как в виде коллоидного раствора, так и в виде металл-полимерной твердой композитной пасты или тонкой пленки. Металл-полимерный материал получают путем растворения соли серебра и полимера-стабилизатора в воде, барботирования через раствор азота или аргона и гамма-облучения. Полученные состав и пленка являются бактерицидными. К недостаткам прототипа следует отнести то, что используемые полимеры не относятся к числу биодеградирующих систем, что сужает границы их применения в медико-биологической области. Помимо этого, предложенный ряд полимеров не позволяет получать из них изделия различной формы, а именно волокна, губки, гидрогели и т.д.Closest to the proposed invention are a colloidal solution, a method for its preparation, a bactericidal composition based on it, a metal-polymer composite material, a method for its preparation and a bactericidal film from it described in the patent [M. S. Lee et all. Colloid solution of metal nanoparticles, metal-polymer nanocomposites and methods for preparation thereof. Patent No. US 7348365. 2008]. The essence of the method for producing a colloidal solution is to restore silver nanoparticles from its salts, including silver nitrate, in aqueous solutions in the presence of the following polymers as a stabilizer - polyvinylpyrrolidone, polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, polymethylacrylate, followed by bubbling through a solution of nitrogen or argon. To restore silver ions into metal nanoparticles, gamma radiation was used. According to this invention, silver nanoparticles can be obtained both in the form of a colloidal solution, and in the form of a metal-polymer solid composite paste or thin film. A metal-polymer material is obtained by dissolving a silver salt and a stabilizing polymer in water, sparging through a solution of nitrogen or argon, and gamma radiation. The resulting composition and film are bactericidal. The disadvantages of the prototype should include the fact that the polymers used are not among the biodegradable systems, which narrows the scope of their application in the biomedical field. In addition, the proposed range of polymers does not allow them to obtain products of various shapes, namely fibers, sponges, hydrogels, etc.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является получение нетоксичного коллоидного раствора наночастиц серебра и на его основе бактерицидного состава, биодеградирующего композитного пленочного материала и бактерицидной пленки на его основе, содержащей наночастицы серебра, однородные по форме и размеру, использование которых в хирургии при лечении ран и ожогов позволит:The problem to which the present invention is directed, is to obtain a non-toxic colloidal solution of silver nanoparticles and based on it a bactericidal composition, a biodegradable composite film material and a bactericidal film based on it containing silver nanoparticles, uniform in size and shape, the use of which in surgery for treatment wounds and burns will allow:

- обеспечить пролонгированное антимикробное действие и избежать риска инфицирования раневой поверхности патогенной микрофлорой;- to provide a prolonged antimicrobial effect and avoid the risk of infection of the wound surface with pathogenic microflora;

- поддерживать поступление в область раны кислорода, необходимого для процесса заживления;- maintain the supply of oxygen to the wound area necessary for the healing process;

- ускорить процессы регенерации и эпитализации;- accelerate the processes of regeneration and epithelization;

- исключить необходимость травмирующей процедуры снятия пленки ввиду достаточно быстрой биодеградации пленки вплоть до полного ее разложения на заживляемой поверхности.- eliminate the need for a traumatic film removal procedure due to the rather rapid biodegradation of the film up to its complete decomposition on the healing surface.

Решение указанной выше задачи достигается применением нетоксичного [S.Tokura, S.Nishimura, N.Sakairi, N.Nishi. Biological activities of biodegradable polysaccharide. Macromol. Symp.1996. V.101. P.389-96], биодеградирующего [P.A.Sandford In: G.Sjak-Braek, T.Anthonsen, P.A.Sandford, editors. Chitin and chitosan. London: Elsevier Applied Science. 1989. p.51-69] водорастворимого производного хитина - карбоксиметилхитина - в качестве полимерной матрицы-стабилизатора для синтеза наночастиц серебра, а также в качестве пленкообразующего материала. Карбоксиметилхитин может быть получен из хитина с использованием одностадийного метода [Г.А.Вихорева, Д.Ю.Гладышев, М.Р.Базт, В.В.Барков, Л.С.Гальбрайх. Влияние активирующих добавок на структуру и реакционную способность хитина и хитозана и синтез их карбоксиметилированных производных. Cellulose Chem. Technol. 1992. V.26. №6. P.663-674]. Известно, что карбоксиметилхитин находит применение в качестве биосенсоров [Н.Y.Xie, J.G.Liang, Y.Liu, Z.L.Zhang, D.W.Pang, Z.K.He et al. Preparation and characterization of overcoated II-VI quantum dots. J. Nanosci. Nanotechnol. 2005. V.5. №6. P.880-886], носителя лекарств [S.Tokura, Y.Miura, М.Johmen, N.Nishi, S.I.Nishimura. Induction of drug specific antibody and the controlled release of drug by 6-O-carboxymethyl-chitin. J. Control. Release. 1994. 28. №1-3. P.235-241], имплантатов в тканевой инженерии для восстановления костных тканей [S.Tokura, Н.Tamura O-carboxymethyl-chitin concentration in granulocytes during bone repair. Biomacromolecules 2001. V.2. №2. P.417-421] и т.д.The solution to the above problem is achieved by the use of non-toxic [S. Tokura, S. Nishimura, N. Sakairi, N. Nishi. Biological activities of biodegradable polysaccharide. Macromol. Symp. 1996. V.101. P.389-96], biodegradable [P.A. Sandford In: G. S.jak-Braek, T. Anthonsen, P. A. Sandford, editors. Chitin and chitosan. London: Elsevier Applied Science. 1989. p.51-69] a water-soluble derivative of chitin - carboxymethylchitin - as a polymer stabilizer matrix for the synthesis of silver nanoparticles, as well as a film-forming material. Carboxymethylchitin can be obtained from chitin using a one-step method [G.A. Vikhoreva, D.Yu. Gladyshev, M.R. Bazt, V.V. Barkov, L.S. Galbraich. The effect of activating additives on the structure and reactivity of chitin and chitosan and the synthesis of their carboxymethylated derivatives. Cellulose Chem. Technol. 1992. V.26. No. 6. P.663-674]. It is known that carboxymethylchitin is used as biosensors [H.Y. Xie, J. G. Liang, Y. Liu, Z. L. Zhang, D. W. Pang, Z. K. He et al. Preparation and characterization of overcoated II-VI quantum dots. J. Nanosci. Nanotechnol. 2005. V.5. No. 6. P.880-886], a drug carrier [S. Tokura, Y. Miura, M. Johmen, N. Nishi, S. I. Nishimura. Induction of drug specific antibody and the controlled release of drug by 6-O-carboxymethyl-chitin. J. Control. Release 1994. 28. No. 1-3. P.235-241], implants in tissue engineering for bone repair [S. Tokura, H. Tamura O-carboxymethyl-chitin concentration in granulocytes during bone repair. Biomacromolecules 2001. V.2. No. 2. P.417-421], etc.

В способе получения коллоидного раствора наночастиц серебра, включающем растворение нитрата серебра AgNO3 и полимера-стабилизатора в воде, барботирование инертного газа через слой полученного раствора и последующее гамма-облучение раствора с восстановлением ионов серебра в наночастицы серебра, в качестве полимера-стабилизатора используют карбоксиметилхитин при его концентрации в водном растворе 0,1-3 мас.% растворение AgNO3 осуществляют до концентрации 3,5-10,1 мМ в растворе карбоксиметилхитина, а указанное гамма-облучение - дозой 2-12 кГр.In the method for producing a colloidal solution of silver nanoparticles, including dissolving AgNO 3 silver nitrate and a stabilizing polymer in water, bubbling an inert gas through a layer of the resulting solution and subsequent gamma irradiation of the solution with the reduction of silver ions into silver nanoparticles, carboxymethylchitin is used as a stabilizing polymer when its concentration in an aqueous solution of 0.1-3 wt.% the dissolution of AgNO 3 is carried out to a concentration of 3.5-10.1 mm in a solution of carboxymethylchitin, and the specified gamma irradiation with a dose of 2-12 kGy.

До барботирования в полученный раствор могут добавлять спирт: изопропиловый спирт или этанол, или этиленгликоль.Before bubbling, alcohol can be added to the resulting solution: isopropyl alcohol or ethanol, or ethylene glycol.

Заявлен также коллоидный раствор наночастиц серебра, полученный этим способом.A colloidal solution of silver nanoparticles obtained by this method is also claimed.

Заявлен также бактерицидный состав на основе коллоидного раствора.A bactericidal composition based on a colloidal solution is also claimed.

В способе получения металл-полимерного нанокомпозитного пленочного материала из коллоидного раствора наночастиц серебра в полученный раствор наночастиц серебра добавляют раствор карбоксиметилхитина в воде концентрации 2-4 мас.% и получают пленочный материал путем формования и удаления воды испарением до достижения влажности 10 мас.%.In the method for producing a metal-polymer nanocomposite film material from a colloidal solution of silver nanoparticles, a solution of carboxymethylchitin in water of a concentration of 2-4 wt.% Is added to the obtained solution of silver nanoparticles, and a film material is obtained by molding and removing water by evaporation to achieve a moisture content of 10 wt.%.

Заявлен также металл-полимерный нанокомпозитный пленочный материал, полученный этим способом.Also claimed is a metal-polymer nanocomposite film material obtained by this method.

Заявлена также бактерицидная пленка из металл-полимерного нанокомпозитного пленочного материала.A bactericidal film of a metal-polymer nanocomposite film material is also claimed.

Для получения коллоидного раствора наночастиц серебра используют хорошо растворимую в воде соль - нитрат серебра AgNO3 и водорастворимый полимер карбоксиметилхитин со средневесовой молекулярной массой Mw 50000-450000, использующийся в качестве стабилизатора наночастиц серебра.To obtain a colloidal solution of silver nanoparticles, a salt, silver nitrate AgNO 3, and a water-soluble polymer carboxymethylchitin with a weight average molecular weight of Mw 50,000-450000, used as a stabilizer of silver nanoparticles, are used in water.

Согласно настоящему изобретению, используют раствор полимера в воде в концентрациях от 0,1-3 мас.%. При использовании более низких концентраций менее 0,1 мас.% стабилизирующий эффект полимера значительно снижался, так, в частности, при концентрации 0,05 мас.% образования наночастиц серебра не наблюдалось. Использование более высоких концентраций больше чем 3 мас.%, приводило к нежелательным процессам ассоциации и образованию более крупных частиц. После этого в раствор полимера добавляют спирт, такой как изопропиловый спирт, этанол, или этиленгликоль. При использовании любого из перечисленных спиртов результаты существенным образом не меняются. Известно, что спирты служат перехватчиками гидроксильных радикалов, образующихся при гамма-облучении.According to the present invention, a solution of the polymer in water is used in concentrations from 0.1-3 wt.%. When using lower concentrations of less than 0.1 wt.%, The stabilizing effect of the polymer was significantly reduced, so, in particular, at a concentration of 0.05 wt.% The formation of silver nanoparticles was not observed. The use of higher concentrations of more than 3 wt.%, Led to undesirable association processes and the formation of larger particles. Then, an alcohol, such as isopropyl alcohol, ethanol, or ethylene glycol, is added to the polymer solution. When using any of the listed alcohols, the results do not significantly change. It is known that alcohols serve as interceptors of hydroxyl radicals generated by gamma radiation.

Процесс формирования наночастиц серебра состоит в генерировании сольватированных электронов в растворителе (в воде) при действии гамма-облучения и последующем их взаимодействии с ионами серебра в растворе. Присутствие в подобных системах полимера-стабилизатора предотвращает нежелательную агломерацию и увеличение размера образующихся наночастиц серебра. При радиационном облучении в растворе могут образовываться не только электроны, но и радикалы. С целью инактивации радикалов используют гасители радикалов, например спирты. Присутствующий в реакционной среде кислород удаляют продувкой (барботированием) аргоном или азотом, чтобы предотвратить побочные реакции окисления.The process of forming silver nanoparticles consists in the generation of solvated electrons in a solvent (in water) under the action of gamma radiation and their subsequent interaction with silver ions in solution. The presence of a stabilizing polymer in such systems prevents unwanted agglomeration and an increase in the size of the resulting silver nanoparticles. Under radiation exposure in a solution not only electrons, but also radicals can form. In order to inactivate the radicals, radical quenchers, for example alcohols, are used. Oxygen present in the reaction medium is removed by purging (sparging) with argon or nitrogen to prevent side oxidation reactions.

Для получения коллоидного раствора наночастиц серебра берут водный раствор нитрата серебра, так чтобы концентрация нитрата серебра в растворе карбоксиметилхитина составляла 3,5-10,1 мМ. Если концентрацию нитрата серебра AgNO3 берут меньше указанного интервала, количество образующихся наночастиц существенным способом уменьшается. Если концентрацию нитрата серебра AgNO3 берут больше указанного интервала, наблюдается образование более крупных наночастиц серебра и даже образование осадка.To obtain a colloidal solution of silver nanoparticles, an aqueous solution of silver nitrate is taken so that the concentration of silver nitrate in the carboxymethylchitin solution is 3.5-10.1 mM. If the concentration of silver nitrate AgNO 3 is taken less than the specified interval, the number of formed nanoparticles is substantially reduced. If the concentration of silver nitrate AgNO 3 is taken above the specified interval, the formation of larger silver nanoparticles and even the formation of a precipitate are observed.

Полученный раствор, содержащий карбоксиметилхитин и нитрат серебра в концентрации 3,5-10,1 мМ в растворе карбоксиметилхитина, продувают аргоном 1,5-3 часа и тщательно герметизируют. В качестве инертного газа с тем же результатом могут быть использованы азот и гелий.The resulting solution containing carboxymethylchitin and silver nitrate at a concentration of 3.5-10.1 mmol in a carboxymethylchitin solution was purged with argon for 1.5-3 hours and carefully sealed. Nitrogen and helium can be used as an inert gas with the same result.

Затем полученный раствор подвергают гамма-облучению в дозе от 2-12 кГр. В результате получают коллоидный раствор однородных по форме наночастиц серебра с размером частиц 1-5 нм.Then the resulting solution is subjected to gamma radiation in a dose of 2-12 kGy. The result is a colloidal solution of uniformly shaped silver nanoparticles with a particle size of 1-5 nm.

Бактерицидный состав представляет собой коллоидный раствор наночастиц серебра, в который при необходимости могут быть введены добавки, например канифоль, глицерин и т.д.The bactericidal composition is a colloidal solution of silver nanoparticles into which, if necessary, additives, for example rosin, glycerin, etc. can be added.

Металл-полимерный пленочный композитный материал получают путем добавления водного раствора карбоксиметилхитина с концентрацией 2,0-4,0 мас.% к полученному после гамма-облучения коллоидному раствору наночастиц серебра. Полученный раствор тщательно перемешивают с использованием магнитной мешалки в течение 10-15 минут. Затем из полученного раствора по сухому способу формуют металл-полимерные композитные пленочные материалы путем удаления воды испарением до достижения влажности 10 мас.%.The metal-polymer film composite material is obtained by adding an aqueous solution of carboxymethylchitin with a concentration of 2.0-4.0 wt.% To the colloidal solution of silver nanoparticles obtained after gamma irradiation. The resulting solution was thoroughly mixed using a magnetic stirrer for 10-15 minutes. Then, metal-polymer composite film materials are formed from the resulting solution by dry method by removing water by evaporation to a moisture content of 10 wt.%.

Для более детального ознакомления с изобретением ниже приводятся конкретные примеры, которые служат иллюстрацией, но не исчерпывают всех возможностей получения и применения, описываемых в данном изобретении систем.For a more detailed acquaintance with the invention, specific examples are given below, which serve to illustrate but do not exhaust all the possibilities of obtaining and using the systems described in this invention.

Пример 1. Получение коллоидного раствора наноструктурных частиц серебра, в котором в качестве полимера стабилизатора используют карбоксиметилхитинExample 1. Obtaining a colloidal solution of nanostructured silver particles, in which carboxymethylchitin is used as a stabilizer polymer

К 3 мл 0,5 мас.% раствора карбоксиметилхитина в воде (Mw=70000) добавляют 0,05 мл изопропилового спирта, и водный раствор нитрата серебра AgNO3 до концентрации 3,5 мМ в растворе карбоксиметилхитина. Полученный раствор, содержащий карбоксиметилхитин и нитрат серебра, продувают аргоном 1,5 часа и тщательно герметизируют. Затем полученный раствор подвергают радиационному облучению при дозе 2 кГр.To 3 ml of a 0.5 wt.% Solution of carboxymethylchitin in water (Mw = 70,000), 0.05 ml of isopropyl alcohol and an aqueous solution of silver nitrate AgNO 3 are added to a concentration of 3.5 mmol in a solution of carboxymethylchitin. The resulting solution containing carboxymethylchitin and silver nitrate was purged with argon for 1.5 hours and carefully sealed. Then the resulting solution is subjected to radiation at a dose of 2 kGy.

Контроль формирования коллоидного раствора наночастиц серебра и оценку их стабильности осуществляют спектрофотомерическим методом по изменению оптической плотности в максимуме полосы плазменного поглощения образующихся наночастиц серебра в области 420 нм (Фиг.1). Размер образующихся наночастиц серебра и их форму исследуют методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ). Коллоидный раствор наночастиц серебра содержит однородные по форме и размеру частицы со средним диаметром частиц 2-3 нм (Фиг.2).Monitoring the formation of a colloidal solution of silver nanoparticles and assessing their stability is carried out by spectrophotomeric method by changing the optical density at the maximum of the plasma absorption band of the resulting silver nanoparticles in the region of 420 nm (Figure 1). The size of the formed silver nanoparticles and their shape are examined by transmission electron microscopy (TEM). The colloidal solution of silver nanoparticles contains particles uniform in shape and size with an average particle diameter of 2-3 nm (Figure 2).

Пример 2.Example 2

Коллоидный раствор наночастиц серебра получают по способу, описанному в примере 1, увеличивая при этом дозу облучения до 10 кГр.A colloidal solution of silver nanoparticles is obtained according to the method described in example 1, while increasing the radiation dose to 10 kGy.

Из сравнения спектров на Фиг.3 и Фиг.1 следует, при увеличении дозы облучения реакционной смеси от 2 до 10 кГр увеличивается оптическая плотность в максимуме полосы поглощения наночастиц серебра, что свидетельствует об увеличении количества образующихся наночастиц серебра. Результаты ПЭМ показали, что в данных условиях происходит некоторое увеличение размера образующихся наночастиц, однако средний диаметр частиц не превышал 10 нм (Фиг.4).From a comparison of the spectra in FIGS. 3 and 1, it follows that with an increase in the irradiation dose of the reaction mixture from 2 to 10 kGy, the optical density at the maximum absorption band of silver nanoparticles increases, which indicates an increase in the number of silver nanoparticles formed. TEM results showed that under these conditions there is a slight increase in the size of the formed nanoparticles, however, the average particle diameter did not exceed 10 nm (Figure 4).

Пример 3.Example 3

Коллоидный раствор наночастиц серебра получают по способу, описанному в примере 1, при этом концентрация нитрата серебра AgNO3 в растворе карбоксиметилхитина составляет 10,1 мМ.A colloidal solution of silver nanoparticles is obtained according to the method described in example 1, while the concentration of silver nitrate AgNO 3 in a solution of carboxymethylchitin is 10.1 mm.

Из сравнения примеров 3 (Фиг.5) и 1 (Фиг.1) видно, что при увеличении количества нитрата серебра растет оптическая плотность в максимуме полосы поглощения наночастиц серебра, а значит, и количество образующихся наночастиц серебра. Однако при этом размер образующихся наночастиц незначительно увеличивается, и их средний диаметр составляет 3-5 нм (Фиг.6).From a comparison of examples 3 (FIG. 5) and 1 (FIG. 1), it is seen that with an increase in the amount of silver nitrate, the optical density at the maximum of the absorption band of silver nanoparticles increases, and hence the amount of silver nanoparticles formed. However, the size of the resulting nanoparticles increases slightly, and their average diameter is 3-5 nm (Fig.6).

Пример 4. Влияние низкой концентрации полимера на образование и процесс формирования наночастиц серебраExample 4. The effect of low polymer concentrations on the formation and formation of silver nanoparticles

К 3 мл 0,05 мас.% раствора карбоксиметилхитина в воде (Mw=70000) добавляют 0,05 мл изопропилового спирта и водный раствор нитрата серебра AgNO3 до концентрации 6,8 мМ в растворе карбоксиметилхитина. Полученный раствор, содержащий карбоксиметилхитин и нитрат серебра, продувают аргоном 1,5 часа и тщательно герметизируют. Затем полученный раствор подвергают радиационному облучению при дозе 2 кГр.To 3 ml of a 0.05 wt.% Solution of carboxymethylchitin in water (M w = 70,000), 0.05 ml of isopropyl alcohol and an aqueous solution of AgNO 3 silver nitrate are added to a concentration of 6.8 mM in a solution of carboxymethylchitin. The resulting solution containing carboxymethylchitin and silver nitrate was purged with argon for 1.5 hours and carefully sealed. Then the resulting solution is subjected to radiation at a dose of 2 kGy.

Из спектральных данных, приведенных на (Фиг.7), следует, что при низкой концентрации полимера образование наночастиц серебра в растворе практически не происходит в связи с тем, что в данных условиях не достигалась эффективная концентрация полимера-стабилизатора.From the spectral data shown in (Fig.7), it follows that at a low polymer concentration the formation of silver nanoparticles in solution practically does not occur due to the fact that under these conditions an effective concentration of the stabilizing polymer was not achieved.

Пример 5. Влияние концентрации полимера на образование и процесс формирования наночастиц серебраExample 5. The effect of polymer concentration on the formation and formation of silver nanoparticles

К 3 мл 1,0 мас.% раствора карбоксиметилхитина в воде (Mw=70000), добавляют 0,05 мл изопропилового спирта и водный раствор нитрата серебра AgNO3 до концентрации 6,8 мМ в растворе карбоксиметилхитина. Полученный раствор, содержащий карбоксиметилхитин и нитрат серебра, продувают аргоном 1,5 часа и тщательно герметизируют. Затем полученный раствор подвергают радиационному облучению при дозе 10 кГр.To 3 ml of a 1.0 wt.% Solution of carboxymethylchitin in water (M w = 70,000), 0.05 ml of isopropyl alcohol and an aqueous solution of silver nitrate AgNO 3 are added to a concentration of 6.8 mM in a solution of carboxymethylchitin. The resulting solution containing carboxymethylchitin and silver nitrate was purged with argon for 1.5 hours and carefully sealed. Then the resulting solution is subjected to radiation at a dose of 10 kGy.

Как видно из сравнения Фиг.8 и Фиг.1, с ростом концентрации полимера происходит некоторое снижение оптической плотности в максимуме полосы поглощения, а следовательно, и количества образующихся наночастиц. На Фиг.9 приведены данные ПЭМ.As can be seen from the comparison of Fig. 8 and Fig. 1, with an increase in the polymer concentration, there is a slight decrease in the optical density at the maximum of the absorption band and, consequently, in the number of nanoparticles formed. Figure 9 shows the TEM data.

Пример 6. Исследование стабильности коллоидного раствора наночастиц серебраExample 6. The study of the stability of a colloidal solution of silver nanoparticles

Для исследования стабильности коллоидного раствора наночастиц серебра используют раствор наночастиц, полученный описанным в примере 1 способом. Наночастицы выдерживают 12 месяцев при комнатной температуре и затем их исследуют с использованием метода ПЭМ. Как видно из сравнения микрофотографий на Фиг.1 и Фиг.10, в течение указанного периода происходит некоторое увеличение размера частиц, при этом диаметр частиц не превышает 10 нм.To study the stability of a colloidal solution of silver nanoparticles, a nanoparticle solution obtained by the method described in example 1 is used. The nanoparticles are incubated for 12 months at room temperature and then examined using the TEM method. As can be seen from the comparison of microphotographs in figure 1 and figure 10, during this period there is a slight increase in particle size, while the particle diameter does not exceed 10 nm.

Пример 7. Получение пленочного композитного материала на основе карбоксиметилхитина и наночастиц серебраExample 7. Obtaining a film composite material based on carboxymethylchitin and silver nanoparticles

С целью получения металл-полимерного пленочного композитного материала используют коллоидный раствор наночастиц серебра, полученный по примеру 5. К 1 мл полученного коллоидного раствора наночастиц серебра добавляют 1 мл водного 2,0 мас.% раствора карбоксиметилхитина. Полученный раствор тщательно перемешивают с использованием магнитной мешалки в течение 15 минут и затем формуют по сухому способу металл-полимерный композитный пленочный материал путем удаления воды испарением до достижения влажности 10 мас.%.In order to obtain a metal-polymer film composite material, a colloidal solution of silver nanoparticles obtained according to Example 5 is used. To 1 ml of the obtained colloidal solution of silver nanoparticles, 1 ml of an aqueous 2.0 wt.% Solution of carboxymethylchitin is added. The resulting solution was thoroughly mixed using a magnetic stirrer for 15 minutes and then dry-formed metal-polymer composite film material by removing water by evaporation to a moisture content of 10 wt.%.

Пример 8. Исследование бактерицидной активности коллоидного раствора наночастиц серебраExample 8. The study of the bactericidal activity of a colloidal solution of silver nanoparticles

Антимикробные свойства исследуемых образцов оценивают по зоне угнетения роста патогенных микробов, четко выделяющейся на фоне сплошного микробного роста на питательных средах. Величина зоны угнетения определяет степень чувствительности микроба к антимикробному веществу. Измеряемый диаметр зоны должен проходить через центр диска.The antimicrobial properties of the studied samples are evaluated by the zone of inhibition of growth of pathogenic microbes, which clearly stands out against the background of continuous microbial growth in nutrient media. The size of the zone of inhibition determines the degree of sensitivity of the microbe to the antimicrobial substance. The measured diameter of the zone should pass through the center of the disk.

В качестве тест-культур применяют штаммы грамотрицательных микроорганизмов - Salmonella typhimurium 79 и грамположительных -Staphylococcus aureus ATCC 6538Р, полученных из коллекции Государственного НИИ стандартизации и контроля медицинских и биологических препаратов им. Л.А.Тарасевича.As test cultures used strains of gram-negative microorganisms - Salmonella typhimurium 79 and gram-positive - Staphylococcus aureus ATCC 6538Р, obtained from the collection of the State Research Institute of Standardization and Control of Medical and Biological Preparations named after L.A. Tarasevich.

Для культивирования микроорганизмов с концентрацией 104 КОЕ/мл, берут питательные среды XLD агар (xylose lysin desoxycholate agar -ксилоза-лизин-дезоксихолат агар) фирмы «Merck» (США) для Salmonella typhimurium и агар типа Байрд-Паркера для Staphylococcus aureus (ООО «Биокомпас-С», Россия).For cultivation of microorganisms with a concentration of 10 4 CFU / ml, culture media XLD agar (xylose lysin desoxycholate agar-xylose-lysine-deoxycholate agar) from Merck (USA) for Salmonella typhimurium and Baird-Parker type agar for Staphylococcus aureus (LLC "Biocompas-S", Russia).

Между степенью чувствительности микроба к исследуемому образцу и размером диаметра зоны угнетения имеются определенные соотношения. Зона диаметром до 10 мм или полное отсутствие задержки роста указывает на устойчивость микроба к данному веществу. Зона диаметром свыше 15 мм свидетельствует о том, что микроорганизм чувствителен к антимикробному препарату, а зона более 25 мм указывает на высокую чувствительность к антимикробному препарату [А.С.Лабинская. Микробиология с техникой микробиологических исследований. М.: Медицина, 1978, 394 с.].There are certain correlations between the degree of sensitivity of the microbe to the test sample and the size of the diameter of the inhibition zone. An area with a diameter of up to 10 mm or a complete absence of growth retardation indicates the resistance of the microbe to this substance. A zone with a diameter of more than 15 mm indicates that the microorganism is sensitive to an antimicrobial drug, and a zone of more than 25 mm indicates a high sensitivity to an antimicrobial drug [A.S. Labinskaya. Microbiology with the technique of microbiological research. M .: Medicine, 1978, 394 p.].

Результаты по исследованию антимикробной активности коллоидного раствора, полученного по примеру 1, который разбавляли дистиллированной водой до достижения концентрации коллоидного раствора 0,5 мас.%, 0,25 мас.% и 0,17 мас.%, приведены в таблице 1.The results of the study of the antimicrobial activity of the colloidal solution obtained in example 1, which was diluted with distilled water to achieve a concentration of colloidal solution of 0.5 wt.%, 0.25 wt.% And 0.17 wt.%, Are shown in table 1.

Таблица 1.Table 1. Антимикробная активность коллоидного раствора различной концентрации в отношении исследованных тест-культур микроорганизмовAntimicrobial activity of a colloidal solution of various concentrations in relation to the studied test cultures of microorganisms Тестируемый штамм культуры, дозаTest culture strain dose Тестируемый образецTest sample Зона задержки роста микроорганизмов, ммThe zone of growth inhibition of microorganisms, mm Salmonella typhimurium 79 104 КОЕ/млSalmonella typhimurium 79 10 4 CFU / ml Исходная культура (контроль)Source culture (control) Нет зоныNo zone 0,50 мас.% коллоидный раствор0.50 wt.% Colloidal solution 33,233,2 0,25 мас.% коллоидный раствор0.25 wt.% Colloidal solution 30,230,2 0,17 мас.% коллоидный раствор0.17 wt.% Colloidal solution 28,528.5 Staphylococcus aureus 6538-P
104 КОЕ/мл
Staphylococcus aureus 6538-P
10 4 CFU / ml
Исходная культура (контроль)Source culture (control) Нет зоныNo zone
0,50 мас.% коллоидный раствор0.50 wt.% Colloidal solution 60,060.0 0,25 мас.% коллоидный раствор0.25 wt.% Colloidal solution 37,037.0 0,17 мас.% коллоидный раствор0.17 wt.% Colloidal solution 34,834.8

Из представленных данных видно, что коллоидный раствор проявляет сильное бактерицидное действие по отношению как к грамположительным, так и к грамотрицательным штаммам микроорганизмов, причем это действие сохраняется при разбавлении коллоидного раствора в 2 и 3 раза.It can be seen from the presented data that the colloidal solution exhibits a strong bactericidal effect with respect to both gram-positive and gram-negative microorganism strains, and this effect persists when the colloidal solution is diluted 2 and 3 times.

Пример 9. Исследование бактерицидной активности пленочного композитного материала на основе карбоксиметилхитина и наночастиц серебраExample 9. The study of the bactericidal activity of a film composite material based on carboxymethylchitin and silver nanoparticles

Бактерицидное действие наночастиц серебра в пленках из производного хитина исследуют на международных штаммах Salmonella typhimurium TMLR65 и Staphylococcus aureus Wood-46.The bactericidal effect of silver nanoparticles in films from a chitin derivative is studied on international strains of Salmonella typhimurium TMLR65 and Staphylococcus aureus Wood-46.

Культивирование штамма сальмонелл проводят на XLD (xylose-lysin-desoxycholat) агар фирмы «Merck» (США) для Salmonella typhimurium и агар типа Байрд-Паркера для Staphylococcus aureus (ООО «Биокомпас-С», Россия) в течение 18-20 ч при 37°С.The cultivation of the Salmonella strain is carried out on Merck (USA), XLD (xylose-lysin-desoxycholat) agar from Salck, for Salmonella typhimurium and Baird-Parker type agar for Staphylococcus aureus (Biocompas-S LLC, Russia) for 18-20 hours at 37 ° C.

Для идентификации сальмонелл и стафилококка используют биохимические тесты и специальные среды. Культуры бактерий в логарифмической фазе получают путем подращивания аликвоты ночной культуры в том же бульоне (соотношение культуры и бульона 1:10) при шутелировании (170 об/мин) в течение 5 часов при 37°С. Далее готовят взвеси бактерий с концентрацией 103 и 105 КОЕ/мл в стерильном бульоне.To identify salmonella and staphylococcus, biochemical tests and special media are used. Bacterial cultures in the logarithmic phase are obtained by growing an aliquot of the overnight culture in the same broth (culture to broth ratio 1:10) while joking (170 rpm) for 5 hours at 37 ° C. Next, prepare suspensions of bacteria with a concentration of 10 3 and 10 5 CFU / ml in sterile broth.

Согласно используемой методике на поверхность стерильных стеклянных чашек Петри наносят взвесь культур (тестируемых штаммов (0,05 мл) в стерильном бульоне в требуемой концентрации), которую затем подсушивают до 1/2-1/3 исходного объема. Далее, с использованием глазного пинцета фрагментом разрезанной пленки (1/4 часть) покрывают каплю взвеси бактерий и инкубируют их в течение от 1 до 24 часов при температуре 30°С. Затем на пленку наносят каплю (0,05 мл) стерильного бульона, ресуспендируют в бульон, готовят разведения в таком же бульоне с последующим их высевом на чашки с питательной средой. После инкубации подсчитывают количество выросших колоний и по сравнению с их числом в необработанной культуре, оценивают наличие или отсутствие бактерицидного действия.According to the method used, a suspension of cultures (test strains (0.05 ml) in sterile broth in the required concentration) is applied to the surface of sterile glass Petri dishes, which is then dried to 1 / 2-1 / 3 of the original volume. Next, using eye tweezers, a fragment of a cut film (1/4 part) is coated with a drop of a suspension of bacteria and incubated for 1 to 24 hours at a temperature of 30 ° C. Then, a drop (0.05 ml) of the sterile broth is applied to the film, resuspended in the broth, dilutions are prepared in the same broth, followed by their plating on plates with nutrient medium. After incubation, the number of grown colonies is counted and, in comparison with their number in the untreated culture, the presence or absence of bactericidal action is evaluated.

Результаты по исследованию антимикробной активности пленок из карбоксиметилхитина (образец А), и композитных пленок из карбоксиметилхитина с наночастицами серебра (образец С), полученных по примеру 7, приведены в таблице 2.The results of the study of the antimicrobial activity of films of carboxymethylchitin (sample A), and composite films of carboxymethylchitin with silver nanoparticles (sample C) obtained in example 7 are shown in table 2.

Таблица 2table 2 Динамика влияния пленок из карбоксиметилхитина, содержащего наночастицы серебра на количество клеток штаммов Salmonella typhimurium и StaphilococcusDynamics of the effect of carboxymethylchitin films containing silver nanoparticles on the number of cells of Salmonella typhimurium and Staphilococcus strains Тестируемый штамм, дозаTest strain, dose Тестируемый образецTest sample lg числа живых бактерий в исследуемых пленках в промежутки времени (ч)lg number of living bacteria in the studied films at time intervals (h) 3,03.0 24,024.0 Salmonella typhimurium 79 105 КОЕ/млSalmonella typhimurium 79 10 5 CFU / ml Исходная культура (контроль)Source culture (control) 5,155.15 5,155.15 Образец пленки АFilm Sample A 4,264.26 3,693.69 Образец пленки СSample film C 00 00 Staphilococcus aureus 6538-P
105 КОЕ/мл
Staphilococcus aureus 6538-P
10 5 CFU / ml
Исходная культура (контроль)Source culture (control) 5,055.05 5,055.05
Образец пленки АFilm Sample A 4,784.78 4,384.38 Образец пленки СFilm Sample C 00 00 Salmonella typhimurium 79
103 КОЕ/мл
Salmonella typhimurium 79
10 3 CFU / ml
Исходная культура (контроль)Source culture (control) 3,023.02 3,023.02
Образец пленки АFilm Sample A 2,192.19 1,751.75 Образец пленки СFilm Sample C 00 00 Staphilococcus aureus 6538-P 103 КОЕ/млStaphilococcus aureus 6538-P 10 3 CFU / ml Исходная культура (контроль)Source culture (control) 3,103.10 3,103.10 Образец пленки АFilm Sample A 2,982.98 2,192.19 Образец пленки СFilm Sample C 00 00

Из представленных данных видно, что непродолжительный контакт пленки С с микроорганизмами в течение 3 часов приводит к практически полному уничтожению тест-культуры, как грамположительных, так и грамотрицательных микробов. Это свидетельствует об универсальном характере антимикробного (бактерицидного) действия композитных пленок на основе карбоксиметилхитина и наночастиц серебра. Пленка из карбоксиметилхитина, не содержащая наночастиц серебра, оказывала бактериостатическое действие, замедляя рост микроорганизмов. Таким образом, полученные композитные пленки проявляют сильное бактерицидное действие по отношению к штаммам Salmonella typhimurium и Staphilococcus aureus при концентрации тест-культур как в 103, так и в 105 КОЕ/мл.From the presented data it is seen that a short contact of the film C with microorganisms within 3 hours leads to almost complete destruction of the test culture, both gram-positive and gram-negative microbes. This indicates the universal nature of the antimicrobial (bactericidal) action of composite films based on carboxymethylchitin and silver nanoparticles. A film of carboxymethylchitin, which did not contain silver nanoparticles, exerted a bacteriostatic effect, slowing the growth of microorganisms. Thus, the obtained composite films exhibit a strong bactericidal effect with respect to the strains of Salmonella typhimurium and Staphilococcus aureus at a concentration of test cultures in both 10 3 and 10 5 CFU / ml.

Claims (7)

1. Способ получения коллоидного раствора наночастиц серебра, включающий растворение нитрата серебра AgNO3 и полимера-стабилизатора в воде, барботирование инертного газа через слой полученного раствора и последующее гамма-облучение раствора с восстановлением ионов серебра в наночастицы серебра, отличающийся тем, что в качестве полимера-стабилизатора используют карбоксиметилхитин при его концентрации в водном растворе 0,1-3 мас.%, растворение AgNO3 осуществляют до концентрации 3,5-10,1 мМ в растворе карбоксиметилхитина, а указанное гамма-облучение - дозой 2-12 кГр.1. A method of obtaining a colloidal solution of silver nanoparticles, comprising dissolving silver nitrate AgNO 3 and a stabilizing polymer in water, bubbling an inert gas through a layer of the resulting solution and subsequent gamma irradiation of the solution with the reduction of silver ions into silver nanoparticles, characterized in that as a polymer -stabilizer carboxymethylchitin used at a concentration in the aqueous solution of 0.1-3 wt.%, the dissolution is carried out until AgNO 3 concentration 3,5-10,1 carboxymethylchitin mM solution, and said gamma-irradiation s - a dose of 2-12 kGy. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что до барботирования в полученный раствор добавляют спирт: изопропиловый спирт, или этанол, или этиленгликоль.2. The method according to claim 1, characterized in that before bubbling, alcohol is added to the resulting solution: isopropyl alcohol, or ethanol, or ethylene glycol. 3. Коллоидный раствор наночастиц серебра, полученный способом по п.1.3. A colloidal solution of silver nanoparticles obtained by the method according to claim 1. 4. Бактерицидный состав на основе коллоидного раствора наночастиц серебра по п.3.4. The bactericidal composition based on a colloidal solution of silver nanoparticles according to claim 3. 5. Способ получения металл-полимерного нанокомпозитного пленочного материала из коллоидного раствора наночастиц серебра, отличающийся тем, что в качестве коллоидного раствора наночастиц серебра используют раствор, полученный по п.1, с последующим добавлением в него раствора карбоксиметилхитина в воде концентрации 2-4 мас.% и получением металл-полимерного нанокомпозитного пленочного материала путем формования и удаления воды испарением до достижения влажности 10 мас.%.5. A method of producing a metal-polymer nanocomposite film material from a colloidal solution of silver nanoparticles, characterized in that the solution obtained in claim 1 is used as a colloidal solution of silver nanoparticles, followed by the addition of a solution of carboxymethylchitin in water at a concentration of 2-4 wt. % and obtaining a metal-polymer nanocomposite film material by molding and removing water by evaporation to a moisture content of 10 wt.%. 6. Металл-полимерный нанокомпозитный пленочный материал, полученный способом по п.5.6. The metal-polymer nanocomposite film material obtained by the method according to claim 5. 7. Бактерицидная пленка из материала по п.6. 7. The bactericidal film of material according to claim 6.
RU2011118785/05A 2011-05-12 2011-05-12 Colloidal solution of silver nanoparticles, metal-polymer nanocomposite film material, methods for production thereof, bactericidal composition based on colloidal solution and bactericidal film made from metal-polymer material RU2474471C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011118785/05A RU2474471C2 (en) 2011-05-12 2011-05-12 Colloidal solution of silver nanoparticles, metal-polymer nanocomposite film material, methods for production thereof, bactericidal composition based on colloidal solution and bactericidal film made from metal-polymer material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011118785/05A RU2474471C2 (en) 2011-05-12 2011-05-12 Colloidal solution of silver nanoparticles, metal-polymer nanocomposite film material, methods for production thereof, bactericidal composition based on colloidal solution and bactericidal film made from metal-polymer material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011118785A RU2011118785A (en) 2012-11-20
RU2474471C2 true RU2474471C2 (en) 2013-02-10

Family

ID=47322815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011118785/05A RU2474471C2 (en) 2011-05-12 2011-05-12 Colloidal solution of silver nanoparticles, metal-polymer nanocomposite film material, methods for production thereof, bactericidal composition based on colloidal solution and bactericidal film made from metal-polymer material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2474471C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2610197C2 (en) * 2015-07-29 2017-02-08 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Химических Реактивов И Особо Чистых Химических Веществ" Colloidal solution of nanosilver in ethylene-glycol and method of its production
RU2693410C1 (en) * 2018-05-21 2019-07-02 Валерий Павлович Герасименя Composition with a supramolecular structure of a colloidal mixture of complex compounds of nanostructure particles of silver or hydrosol of silver cations in an aqueous or in an aqueous organic solution, having antimicrobial and antitoxic action (versions), and a method for production thereof
RU2803989C1 (en) * 2022-12-26 2023-09-25 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") Method for obtaining a colloidal solution of composite nanoparticles

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110433236B (en) * 2019-07-23 2021-09-03 哈尔滨医科大学 Traditional Chinese medicine composition for promoting wound healing and preparation method and application thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2259871C2 (en) * 2001-04-30 2005-09-10 Поустеч Фаундейшн Colloidal solution for nanoparticles of metal, metal-polymer nano-composites and method of production of such composites
US7128852B2 (en) * 1997-02-24 2006-10-31 Cabot Corporation Aerosol method and apparatus, particulate products, and electronic devices made therefrom
US7348365B2 (en) * 2001-04-30 2008-03-25 Postech Foundation Colloid solution of metal nanoparticles, metal-polymer nanocomposites and methods for preparation thereof
RU2357797C2 (en) * 2006-12-20 2009-06-10 Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской Академии наук Colloid metal nanoparticles solution process
RU2367512C1 (en) * 2007-12-18 2009-09-20 Открытое Акционерное Общество ЦНИТИ "Техномаш" Method for preparation of nanoparticles with modified ligand shell

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7128852B2 (en) * 1997-02-24 2006-10-31 Cabot Corporation Aerosol method and apparatus, particulate products, and electronic devices made therefrom
RU2259871C2 (en) * 2001-04-30 2005-09-10 Поустеч Фаундейшн Colloidal solution for nanoparticles of metal, metal-polymer nano-composites and method of production of such composites
US7348365B2 (en) * 2001-04-30 2008-03-25 Postech Foundation Colloid solution of metal nanoparticles, metal-polymer nanocomposites and methods for preparation thereof
RU2357797C2 (en) * 2006-12-20 2009-06-10 Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской Академии наук Colloid metal nanoparticles solution process
RU2367512C1 (en) * 2007-12-18 2009-09-20 Открытое Акционерное Общество ЦНИТИ "Техномаш" Method for preparation of nanoparticles with modified ligand shell

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2610197C2 (en) * 2015-07-29 2017-02-08 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Химических Реактивов И Особо Чистых Химических Веществ" Colloidal solution of nanosilver in ethylene-glycol and method of its production
RU2693410C1 (en) * 2018-05-21 2019-07-02 Валерий Павлович Герасименя Composition with a supramolecular structure of a colloidal mixture of complex compounds of nanostructure particles of silver or hydrosol of silver cations in an aqueous or in an aqueous organic solution, having antimicrobial and antitoxic action (versions), and a method for production thereof
RU2803989C1 (en) * 2022-12-26 2023-09-25 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") Method for obtaining a colloidal solution of composite nanoparticles

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011118785A (en) 2012-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Facilely green synthesis of silver nanoparticles into bacterial cellulose
Abdelgawad et al. Antimicrobial wound dressing nanofiber mats from multicomponent (chitosan/silver-NPs/polyvinyl alcohol) systems
CN108042565B (en) Black phosphorus nano material with antibacterial effect and preparation method thereof
CN107778497B (en) Composite covalent hydrogel capable of releasing according to needs as well as preparation method and application thereof
Elbarbary et al. Radiation synthesis and characterization of polyvinyl alcohol/chitosan/silver nanocomposite membranes: antimicrobial and blood compatibility studies
WO2009063508A2 (en) Nanoparticle composition and process thereof
Monerris et al. Highly effective antimicrobial nanocomposites based on hydrogel matrix and silver nanoparticles: Long-lasting bactericidal and bacteriostatic effects
Vimala et al. Development of novel protein–Ag nanocomposite for drug delivery and inactivation of bacterial applications
CN108310392B (en) Preparation method of medical graphene oxide antibacterial agent
Harandi et al. Living Lactobacillus–ZnO nanoparticles hybrids as antimicrobial and antibiofilm coatings for wound dressing application
Mudhafar et al. Microwave-assisted green synthesis of Ag nanoparticles using leaves of Melia dubia (Neem) and its antibacterial activities
Shumbula et al. Evaluating the antimicrobial activity and cytotoxicity of polydopamine capped silver and silver/polydopamine core-shell nanocomposites
CN109111178B (en) Ceramic material with active slow release effect, method for its manufacture and system comprising such ceramic material
Sai et al. Research on the preparation and antibacterial properties of 2‐N‐thiosemicarbazide‐6‐O‐hydroxypropyl chitosan membranes with iodine
RU2474471C2 (en) Colloidal solution of silver nanoparticles, metal-polymer nanocomposite film material, methods for production thereof, bactericidal composition based on colloidal solution and bactericidal film made from metal-polymer material
Li et al. Chitosan-chelated carbon dots-based nanozyme of extreme stability with super peroxidase activity and antibacterial ability for wound healing
CN114410039A (en) Antibacterial film with PVDF-HFP as substrate blended with nano filler, and preparation method and application thereof
Liu et al. Temperature-controlled cross-linking of silver nanoparticles with diels-alder reaction and its application on antibacterial property
CN111803695B (en) Preparation method of NO release type wound dressing based on silver-doped carbon dots, product and application thereof
CN111410754B (en) S-nitrosothiol/polysaccharide-based in-situ forming hydrogel and preparation method and application thereof
Dridi et al. Recent advances on engineering of silver related nanocomposites toward antibacterial applications
Le et al. Photochemical synthesis of highly bactericidal silver nanoparticles
Yoo et al. Bacterial indoleacetic acid-induced synthesis of colloidal Ag 2 O nanocrystals and their biological activities
CN114796270B (en) Wula grass nano silver, preparation and application thereof, nano silver gel and preparation and application thereof
CN108213459B (en) Preparation method of glucan/nano gold-silver alloy compound