Российская компания разработала материал, который не просто удерживает бактерии и вирусы, а уничтожает их на своей поверхности. Эффективность подтвердили лабораторные тесты, материалом заинтересовались военные. Разработчик — московская компания «Здоровье Нации». Мы обнаружили «Ионит» среди участников интенсива для технологических проектов Архипелаг 2121. С гендиректором компании Екатериной Кузиной и директором по развитию Максимом Яковлевым разобрались, как устроен антивирусный материал. Им слово.
Как работает «Ионит»
Все существующие фильтры для воздуха и воды задерживают бактерии, вирусы и аллергены, но не деактивируют их. HEPA- и ULPA-фильтры могут уловить до 99,99% примесей, но бактериальная биомасса, удержанная на них, чувствует себя прекрасно: растет и размножается. Все фильтры надо регулярно заменять, чистить и дезинфицировать. Это трудоемкий и дорогой процесс, особенно в системах с большим потоком воздуха и скоплением людей: например, в метро и поездах. Если экономить на чистке и замене фильтров, есть риск массово инфицировать население.
«Ионит» действует иначе: на нем невозможны рост и размножение патогенной микрофлоры. Он не копит на поверхности задержанные бактерии и вирусы, а уничтожает их. Это ионообменный материал, на который привили полимеры: они оказывают бактерицидное и обеззараживающее действие. Разберемся, как это происходит.
С весны 2020 года на входе в любое здание стоят антисептики. Это химические вещества, которые разрушают бактерии и вирусы. Обычно их делают на основе спирта, но есть производные фенола, всем известная больничная «хлорка» и другие вещества, подавляющие патогенную микрофлору.
Если антисептиками пропитать фильтр, он будет действовать некоторое время, но химические вещества постепенно будут вымываться, а еще попадать в окружающую среду и организм человека, подавлять полезную микрофлору. Но что, если «привить» антисептики на поверхности фильтра? И как сделать, чтобы такой фильтр мог пропускать большой поток и обеззараживать все, что через него проходит?
В качестве основы для материала разработчики используют пространственно сшитое полиакрилонитрильное волокно. Оно состоит из тонких нитей, поэтому суммарная площадь поверхности у него очень большая. Такой материал будет поглощать огромное количество загрязнений.
Но нам нужно, чтобы материал уничтожал микрофлору, а не просто накапливал. Поэтому полиакрилонитрильное волокно химически модифицируют: с помощью полимеров на его поверхности прививают функциональные группы антисептиков, которые мы обсуждали выше.
Материал гидрофилен: это значит, что он активно впитывает влагу, которая копится на поверхности маски от дыхания. Вместе с водой опасные микроорганизмы попадают внутрь полотна и вступают в прямой контакт с действующими веществами.
Так как при создании волокна использовали разные группы антисептиков, материал получился универсальным: он деактивирует все группы вирусов. Он улавливает и убивает все коронавирусы, какие бы мы ни брали модификации. Уничтожает даже вирус оспы, который считается наиболее сильным и устойчивым.
«Ионит» действует на бактерии, разрушая клеточную мембрану. На безоболочные вирусы — взаимодействуя с внешним РНК. На оболочные вирусы — повреждая оболочку. Он обладает бактерицидным, фунгицидным, вирулицидным действием, высоко активен при инфекциях, возбудители которых относятся к 1-й и 2-й группе устойчивости. Это колибактериоз, сальмонеллез, инфекционный ринотрахеит, вирусная диарея, инфекционный ринит, дизентерия, стрептококковые инфекции, в том числе бета-гемолитический стрептококк группы А, возбудители аденовирусных инфекций, стафилококк, бешенство, чума, некробактериоз, кандидамикоз, возбудители грибковых заболеваний легких, энтеровирусные инфекции, грипп, инфекционный бронхит, ларинготрахеит, гепатит, туберкулез.
Так как обеззараживающие вещества закреплены на волокнах, они не вымываются и не попадают в организм, дольше остаются активными и безопасны для человека. Согласно заключению НИИ дезинфектологии, по токсикологическим показателям материал соответствует критериям безопасности. Даже при многократном контакте он не раздражает кожу и слизистые.
«Ионит» обладает свойствами, о которых мы даже не думали, когда начинали разработку: например, ускоряет заживление ран. Конечно, это логично, что рана, из которой эффективно удалили патогенную микрофлору, заживает легче. Но мы не ожидали, что это будет происходить на 30–40% быстрее по сравнению с традиционными методами лечения.
Срок службы материала ограничен лишь накоплением на поверхности видимых загрязнений. «Ионит» активно улавливает микроорганизмы, пока свободно хотя бы 50% поверхности волокон. Один из экспериментов мы ведем уже почти два года: в ноябре 2019 года поместили в камеру материал в близком контакте с инфицированной микрофлорой. Каждый месяц мы производим контрольные смывы-замеры с поверхности — и до сих пор не обнаружили ни одного вируса или бактерии. Это фантастика.
Что говорят лаборатории
Мы провели исследования в ФБУН НИИ дезинфектологии Роспотребнадзора и ФГБУ 48 ЦНИИ Минобороны РФ. Лаборатории подтвердили все заявленные качества материала.
Мы не ожидали результатов по времени дезактивации, которые дали лаборатории, в том числе на образцах Sars-Cov2 и вирусе оспы. Мы планировали, что в течение 12 часов материал будет дезактивировать 80% микроорганизмов. Во время исследований проводили поминутные замеры остаточного количества жизнеспособных микроорганизмов на материале. На протяжении 24 часов результат был: ноль, а дальше тест просто закончили.
Образцы «Ионита» мы направили в Екатеринбург для проведения исследований по оценке защитно-дезинфицирующих свойств в отношении представителей бактериальной и грибковой микрофлоры, в том числе возбудителя сибирской язвы. Это исследование займет месяц-полтора.
Второго такого материала в России нет. Тысячи технологий запатентованы для очистки воздуха и воды, но большинство из них «виртуальные»: патент есть, а больше ничего нет. Наш материал мы уже производим, его можно потрогать, использовать — и его можно продавать.
Тысячи технологий запатентованы для очистки воздуха и воды, но большинство из них «виртуальные»: патент есть, а больше ничего нет.
Сколько будет стоить материал
Сегодня себестоимость квадратного метра «Ионита» — около тысячи рублей. То есть медицинская маска будет стоить на выходе с предприятия примерно 10 рублей. Эта маска не потребует замены: можно ходить в ней месяц, и она не потеряет ни противовирусные, ни бактерицидные свойства. Кроме того, она одинаково хорошо защищает с обеих сторон.
Мы уже попробовали использовать «Ионит» в медицинских масках: в них хорошо дышится, фильтр из материала легко вставить в маску и можно хоть завтра продавать это в аптеках.
Во время пандемии наши сотрудники использовали «Ионит» как барьер-салфетку, чтобы взяться за ручку двери, поручень в транспорте или тележку в супермаркете. Отсутствие заражения через материал доказано. Это самый простой способ не передавать инфекцию окружающим и не подхватить ее самому. Так как материал мгновенно дезактивирует микрофлору, после использования мы просто убираем салфетку в карман или в сумку.
Кроме того, мы тестировали материал в бытовых очистителях воздуха и бризерах в сезон аллергии. Результаты обрадовали: один фильтр из нашего материала показывает результаты, как каскад из HEPA-фильтров, и при этом не требует замены раз в два-три месяца. Однако мы еще не провели такие испытания с официально зарегистрированным результатом.
Нам необходима кооперация с производителями фильтров, которые проверят материал в своих испытательных лабораториях, убедятся в его эффективности и будут готовы использовать материал в своих производственных циклах.
На экспериментальном оборудовании мы научились изготавливать нить из нашего материала. Возможности применения открываются практически безграничные: любая одежда может встать на защиту здоровья. Антибактериальные качества и безопасность в использовании откроют новое направление в текстильной промышленности.
Сейчас мы можем делать 15 тонн «Ионита» в месяц. Пока мы ничего не продаем. Для этого есть несколько причин:
1. В компании введен режим коммерческой тайны и подана заявка на патент.
2. Хотим завершить испытания.
3. После исследований в лабораториях мы полностью пересмотрели бизнес-модель. Раньше хотели выбрать один продукт, например маски, и производить его, а сейчас решили сосредоточиться на производстве и совершенствовании материала. Товары из него мы оставим потенциальным партнерам, которые смогут довести их до совершенства.
Рынок средств индивидуальной защиты органов дыхания в 2019 году в России составил 14,5 миллиарда рублей. Объем рынка простыней и салфеток, которые сделаны для медицины и дезинфекции из нетканых материалов, оценивают еще в 26,3 миллиарда рублей.
Еще мы сделали нить из этого материала. К концу года сможем ткать из него любые полотна и шить одежду: футболки, носки, нижнее белье, куртки
«Ионит» можно использовать не только в медицине. Интересное направление — фильтрующие станции, приточно-вытяжная вентиляция. Материалом заинтересовались железнодорожники и метрополитен. Они хотят использовать «Ионит» в камерах, которые обеспечивают приток воздуха из города.
Зачем разработчик участвует в Архипелаге 2121
Мы зарегистрировались на Архипелаг 2121, потому что рассчитываем на хороший сетевой эффект. Мы хотим, чтобы люди о нас узнали.
Архипелаг еще не начался, а цель уже достигнута. После регистрации проекта нам стали поступать звонки и письма со всей России. В основном обращаются компании, которые занимаются поставками для медицины, и производители фильтров воды и воздуха.
Мы решили выходить из сумрака, потому что у нас появились реальные результаты, реальные подтверждения. Протоколы испытаний серьезных организаций говорят: «Да, эта штука работает!»
Протоколы испытаний серьезных организаций говорят: «Да, эта штука работает!»
Мы планируем показать материал на Архипелаге, а потом масштабировать производство. При этом мы хотим производить сырье, а не продавать конечный продукт. Поэтому на Архипелаге будем искать партнеров, которые готовы тестировать материал на своих производствах, чтобы лично убедиться в его реальной эффективности, а потом использовать его для своих продуктов.