Биоциды играют ключевую роль в современной жизни, помогая нам бороться с патогенными микроорганизмами, которые могут вызывать болезни и инфекции. Мы разрабатываем и производим биоциды, которые обеспечивают безопасность и здоровье людей.
Что такое биоциды?
Биоциды — это вещества, которые способны подавлять патогенную микрофлору. Они используются в медицине, сельском хозяйстве, промышленности и быту для уничтожения вредных микроорганизмов.
Исторический контекст
Начнем с истории. 100 лет назад ученый Ричард Фейнман высказал идею, что если любое вещество начать дробить, то после какого-то момента его дробления вещество приобретет новые свойства. Он опубликовал это в виде тезисов. Уже в 90-х годах ученые и производственники начали заниматься этой темой — дроблением веществ, чтобы посмотреть, какие свойства действительно получаются. Они обнаружили, что после уменьшения размеров частиц любых материалов до менее 100 нанометров (нанометр — это 10^-9 метра), материал начинает приобретать другие свойства.
Примеры изменения свойств материалов
Например, если раздробить вольфрам, температура плавления которого обычно составляет 2500 градусов, до размеров 100 нанометров, его температура плавления снижается до 1500 градусов. Другие характеристики также меняются. В военном деле это тоже использовали: стали дробить уран, и оказалось, что для того чтобы произвести цепную реакцию и вызвать атомный взрыв, нужно уже не 100 кг урана, а всего 20 кг, и эффект будет такой же. Уменьшение размеров частиц любого материала приводит к появлению новых свойств вещества, и для осуществления какой-то реакции количество этого вещества нужно значительно меньше.
Серебро и его новые свойства
Мы взяли серебро — банковский слиток серебра. Если его раздробить любым способом (механическим, химическим, электрохимическим) до 100 нанометров, серебро приобретает новые свойства. В целом серебро как металл, для примера возьмем серебряную ложку или цепочку, и попробуем выделить из него ионы в воде, то в результате мы ничего не получим. Поэтому эта сказка о том, как мы положили чайную ложку в стакан, размешали воду и она насытилась серебром — ничего подобного. Массивное серебро неактивно, не производит ионы и не работает как дезинфектант или антисептик. Но стоит его раздробить до размера частиц 100 нанометров, у него появляются свойства антисептиков. Причем активность антисептика эквивалентна хлору. Хлор — это ядовитое вещество для человека, а антисептик на основе серебра безопасен и безвреден, более того, обладает лечебными свойствами.
Современные достижения в химии
Современная химия позволила уменьшить размер частиц до менее 10 нанометров. Обнаружили, что реакционная способность сильно возросла, и антисептические свойства материала при размере частиц 10 нанометров значительно усилились. Это позволяет получать биоциды с очень интересными свойствами. Для того чтобы эти свойства работали как антисептик, концентрация этого металла должна быть очень маленькой. При малых размерах частиц возникает эффект усиления антисептических свойств, и количество материала должно быть меньше. Сегодня можно получать антисептики с сопоставимыми ценами, например, с хлорсодержащими препаратами.
Кластеры серебра
Мы пошли дальше и получили серебро размерами 1-2 нанометра. В химии это называется кластеры. Кластеры — это частицы серебра, соединенные между собой валентными электронами. Для их удержания мы используем так называемый леганд. При синтезе мы лигируем эти наночастицы и получаем стабильный водный раствор кластеров. Концентрация для поддержания высоких антисептических свойств значительно меньше, чем если бы использовали частицы размером 100 нанометров.
Генерация ионов серебра
Атомы серебра периодически генерируют ионы серебра. Это зависит от многих факторов: температуры, концентрации и других. Факт в том, что они непрерывно генерируют ионы. Один сгенерировал ион, через какое-то время другой, третий, пятый сгенерировал. А в реальные растворы, с которыми мы работаем, имеют концентрацию частиц 10^9 штук на кубический сантиметр. Каждая частица в течение часа генерирует один ион, что создает огромное количество ионов.
Воздействие ионов серебра на микрофлору
На любой штамм или бактерию воздействует ион серебра, а не сама частица. Ионы серебра проникают в структуру бактерий или вирусов и разрушают их жизненные функции. Таким образом, происходит уничтожение вирусов. При такой огромной концентрации 10^9 штук на кубический сантиметр генерация ионов очень большая. Это огромное количество ионов, которые присутствуют все время в воде или в другом растворе. Раствор оказывается очень эффективным. Кластерное серебро реакционно способно и может взаимодействовать с другими препаратами, например, с кислотами. Серебро само по себе — хороший бактерицид, но плохой фунгицид. Оно хорошо подавляет бактерии, но плохо подавляет грибки. Грибки — это особый вид микрофлоры, на которую он слабо воздействует. Для подавления грибковой микрофлоры нужна большая концентрация серебра. Если ввести серебро в комбинацию с любым фунгицидом, появляется высокий эффект подавления не только бактериальной, но и грибковой флоры.
Применение биоцидов
Мы получили биоциды, которые работают как противомикробные, противовирусные и противогрибковые средства. Это все используется в наших биоцидах. На основе этих биоцидов мы получаем различные препараты, которые используются для обработки помещений и поверхностей для подавления патогенной микрофлоры. Вирусная инфекция хорошо подавляется. В отличие от хлорсодержащих препаратов, которые работают несколько часов, так как хлор испаряется, частицы серебра не испаряются и всегда присутствуют на поверхности. Если на поверхность попадает влага, а влага всегда у нас присутствует, ионы продолжают генерироваться. Поверхность остается биоцидной длительное время. Мы даже показали, что сутки гарантированно любая поверхность остается биоцидной.
Дополнительные свойства и применение
Препараты можно использовать не только для обработки поверхностей, но и для обработки рук, одежды, обуви. Появляется еще одно свойство: подавление запахов. Запахи в обуви и одежде связаны с бактериями, которые появляются на поте. В этом поте появляются бактерии, которые начинают его разлагать, и появляется запах уже от бактерий, а не от нашего пота. Используя водный раствор с кластерами, можно подавлять любые запахи. Это удобно, и концентрация серебра, которую мы вводим, безопасна и безвредна для человека.
Серебро в медицине
Сегодня масса препаратов, которые продаются в аптеках, используются в медицине, например, Ляпис, Протаргол содержат серебро. Глазные капли тоже содержат серебро. Воздействие серебра на человека не имеет отрицательного эффекта при низких концентрациях. Большая концентрация серебра может вызвать окрашивание. Известно, что серебро (E231) используют для пищевой окраски. Большая концентрация серебра может вызвать окрашивание. Но наши концентрации очень малы: 50 мг на литр для парфюмерии и косметики, 150-170 мг на литр для дезинфицирующих средств.
Подводя итог, частицы серебра, синтез которых мы делаем, уникальны и не имеют аналогов. Эти частицы, застабилизированные лигандом, хранятся годами. В отличие от хлора, который испаряется, наш препарат с легированными частицами кластерного серебра может храниться долго и не портится. Единственное, чего он боится, это свет. Известно, что все соли серебра светочувствительные. Солнечный свет содержит ультрафиолет, который воздействует на серебро и вызывает агрегацию серебра. Частицы начинают укрупняться и пропадают свойства.