С помощью новой технологии, предложенной исследователями НИТУ МИСИС, обычные хлопковые ткани можно превратить в материал, который уничтожает бактерии, отталкивает загрязнения и самоочищается под действием солнечного света. Нанесённое покрытие показало высокую эффективность против опасных штаммов бактерий и при этом полностью биосовместимо — оно не вызывает раздражения или воспаления кожи. В перспективе из материала можно будет создавать медицинскую форму, спортивную одежду и бытовой текстиль.
Ранее учёные уже придавали тканям либо антибактериальные, либо водоотталкивающие свойства. Однако так, чтобы всё это работало вместе, сохраняло свои свойства в течение продолжительного времени и было полностью безопасно для человека — нет. Исследователям НИТУ МИСИС это удалось впервые.
Данного результата удалось добиться за счет включения в ткань гибридных наночастиц на основе нитрида бора и оксида цинка. Для того, чтобы наночастицы лучше распределялись по поверхности волокон ткани и крепко с ней связывались, их предварительно обрабатывали соединением диэтилентриамином (ДЭТА), так образовывались аминогруппы на поверхности частиц. Благодаря этому они смогли сформировать водородные связи с целлюлозой, которая является основным компонентом хлопка, таким образом обеспечивая стабильность полученных материалов
«Нанотекстильные материалы широко распространены, тем не менее основной проблемой таких материалов остается потеря их функциональности при использовании. Ранее нами была разработана технология с использованием ДЭТА, которая позволяла сохранить более 50% частиц на поверхности даже спустя 40 стирок. Тем не менее, ткань все равно потеряла желаемые характеристики, поскольку моющие средства содержат большое количество поверхностно-активных веществ, которые обволакивают частицы, тем самым мешая им выполнять свои функции. Целью данной работы было получение материалов, которые обладая антибактериальной активностью и гидрофобностью, способны очищаться от загрязнений альтернативным путем, а именно под действием солнечного света, что и было успешно достигнуто за счет включения фотокаталитических частиц ZnO. При этом было показано, что ткани полностью безопасны и не вызывают раздражения при контакте с кожей в течение 24 ч», — сказала Елизавета Пермякова, младший научный сотрудник научно-исследовательского центра «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС.
Оксид цинка дозированно высвобождает антибактериальные ионы на поверхности ткани, не проникая в кожу, благодаря чему материал не вызывает раздражения и безопасен для длительного ношения.
Покрытие обладает высокой водо- и грязеотталкивающей способностью. Угол контакта с водой составляет 145°, поэтому она не впитывается, а собираются в капли и скатываются с поверхности, унося с собой частицы пыли и грязи. После 24 часов в жидкости ткань сохраняет до 92,6% покрытия, тогда как немодифицированный аналог теряет более трети частиц. Подробные результаты — в научном журнале Applied Surface Science (Q1).
«Главная особенность — сочетание антибактериального эффекта со светоактивным очищением. Под воздействием ультрафиолета нанопокрытие на основе оксида цинка запускает химическую реакцию, разлагающую органические загрязнения: компоненты пота, пищевых пятен или напитков. Таким образом ткань не только отталкивает загрязнения, но и разрушает те из них, которые остались на поверхности», — отметил д.ф.-м.н. Дмитрий Штанский, директор научно-исследовательского центра «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС.
Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (проект №
а также в рамках реализации стратегического технологического проекта НИТУ МИСИС «Биомедицинская инженерия и биоматериалы» по программе Минобрнауки России «Приоритет-2030».
