Ученые кафедры физической химии НИТУ «МИСиС», основываясь на собственных многолетних исследованиях свойств наночастиц металлов, а также разработках американских и британских коллег, опубликованных в открытых источниках, синтезировали первую партию противовирусного препарата для обработки индивидуальных средств защиты и различных поверхностей на основе меди.
Препарат представляет собой спиртозоль — суспензию наночастиц меди размером от 1 до 3 нанометров в растворе антисептика цетилпиридиния хлорида в этиловом спирте. При дезинфекционной обработке при влажном воздухе медь на поверхности материала превращается в положительно заряженный ион гидроксида меди, что обеспечивает необходимую защиту обработанных предметов от вирусов и других патогенов.
О противовирусных и противомикробных свойствах меди человечеству известно несколько тысяч лет. Медь за счет перехода в водной среде в ионную форму значительно превосходит другие металлы по своим антибактериальным и противовирусным свойствам, в том числе серебро, которое широко известно этими характеристиками.
Современные исследования ученых доказывают — медь, действительно, активно уничтожает микробы и вирусы. В частности, ученые Саутгемптонского университета (Великобритания), проводившие изучение антивирусных свойств меди, констатируют, что частицы вируса — вирионы — буквально взрываются, попадая на медную поверхность.
По заказу Американской ассоциации производителей меди они провели серию исследований, которые продемонстрировали дезинфицирующие свойства меди и медных сплавов. Ученые экспериментировали и с родственником COVID-19 — коронавирусом 229E, открытым в 2015 году. В своих экспериментах профессор Билл Кивилл брал полированные медные пластины, обрабатывал их спиртом и ацетоном, затем наносил на поверхность патогены.
Пластины экспонировались в течение определенного времени — от нескольких минут до нескольких дней. После этого их исследовали двумя способами: одни помещали в емкость с водой и стеклянными бусинами, которые омывали их и соскребали с них образцы, другие изучали под микроскопом. Ни в одном из случаев следы вирусов и других патогенов обнаружены не были. Медь, действительно, самоочищалась.
«Это свойство объясняется тем, что медь очень легко переходит из атомарного состояния в ионное, — поясняет доцент кафедры физической химии НИТУ „МИСиС“ Георгий Фролов. — Положительно заряженные ионы гидроксида меди являются „мягким“ электрофильным реагентом, который вступает в химическое взаимодействие с серосодержащими структурами вируса, а также меняет рН-среды в кислую сторону. Таким образом разрушается оболочка любого микроорганизма, в том числе и вириона. Ионы гидроксида металла как бы „расстреливают“ вирус. Однако в высокой концентрации они опасны так же и для клеток организма, могут вызывать раздражение кожных покровов. Поэтому наиболее целесообразно использовать препараты на основе ионов меди и ее соединений в качестве сильного внешнего дезинфектора совместно с антисептиком цетилпиридиния хлоридом».
Основываясь на этих данных и многолетнем опыте работы с коллоидными растворами наночастиц металлов, Георгий Фролов совместно с коллегами синтезировал первую экспериментальную партию дезинфицирующего спиртозоля на основе нанодисперсных частиц меди и антисептика цетилпиридиния хлорида.
«Молекулы цетилпиридиния хлорида, четвертичные аммониевые ПАВ (поверхностно активные вещества) в составе спиртозоля, являясь сильнейшим электрофильным агентом, разрушают оболочку вируса и других патогенных микроорганизмов. Высокая поверхностная энергия частиц меди, приводит к высокой адгезии (слипанию) вирусов и их агрегации, — добавляет Фролов. — Наноформуляция, в которой находится медь, обеспечивает длительное воздействие на обработанных поверхностях даже после высыхания спиртовой основы».
Проведенные на базе лаборатории НИТУ «МИСиС» исследования продемонстрировали, что обработанные медным спиртозолем поверхности сохраняются защищенными более длительное время, чем обработанные обычными спиртами за счет действия наночастиц меди. Биоцидный эффект па поверхности материала зависит от концентрации наночастиц меди и попадающих вирусных частиц и патогенов, однако принципиальное отличие от обычных антисептиков очевидно.
В настоящее время препарат уже применяется в качестве дезинфектора в одной из московских стоматологических клиник.