Учёным удалось сформировать устойчивое к внешним воздействиям покрытие с выраженным антимикробным действием, но безопасное для людей и животных. Оно может применяться на медицинских, фармацевтических и пищевых предприятиях — везде, где есть риск активного распространения антибиотико-резистентных патогенов.
Гуанидин и его производные обладают подтвержденной антимикробной активностью широкого профиля: противовирусной, спороцидной, фунгицидной, антибактериальной как по отношению к аэробным, так и анаэробным бактериям, а также вирусам. Эти соединения, как правило, хорошо растворяются в воде, поэтому их часто применяют для приготовления моющих растворов. Но из-за хорошей растворимости в воде гуанидины, механически нанесенные на поверхность, быстро с нее смываются. В органических средах (эпоксидных композициях) гуанидины, напротив, растворяются плохо, и ввести их туда в концентрации, достаточной для проявления бактерицидного эффекта, затруднительно. Все это осложняет создание модифицированного гуанидинами лакокрасочного покрытия с выраженной биологической активностью.
Для того, чтобы бактериостатический эффект был длительным, модификатор необходимо привязать к полимерной составляющей покрытия, ковалентно (т.е. химически) связав с органической матрицей. В ИФХЭ РАН усовершенствовали разработанный ранее метод, выбрав наиболее перспективные для такого внедрения производные гуанидина. Многие из них могут химически взаимодействовать с эпоксидными олигомерами, ковалентно связываясь с общей полимерной сеткой химических связей.
«Поскольку лучший биологический эффект среди ранее исследованных нами гуанидинсодержащих модификаторов показали салицилаты, или соли салициловой кислоты, мы поставили задачу — получить новые соли гуанидина с салициловой кислотой и ее производными для целенаправленной ковалентной модификации эпокси-аминных покрытий», — рассказал заведующий лабораторией физикохимии коллоидных систем, кандидат химических наук Иван Сенчихин. — Из нескольких вариантов полученных солей лучшие результаты показал гидросалицилат гуанидина. При концентрации до 5 мас.% он на 42% снижал рост биопленки у эпидермального стафилококка. Эксперименты показали, что в эпокси-аминный полимер возможно ввести до 10 мас.% гидросалицата гуанидина; таким образом, имеется почти двукратный запас по концентрации».
«Эпидермальный стафилококк, заселяя поверхности, образует на них биопленки. Благодаря им бактерия становится еще устойчивее к воздействиям окружающей среды, вызывая тяжелые и трудно излечимые инфекции, — продолжил Иван Сенчихин. — Биомасса колоний эпидермального стафилококка на нашем эпокси-аминном покрытии, модифицированном гидросалицилатом гуанидина, почти в два раза меньше, чем на традиционных покрытиях».
Разработка является «зеленой»: при производстве таких покрытий не используются токсичные и пожароопасные органические растворители. Отверждение эпокси-аминной композиции происходит при температуре от 20 до 80 градусов и не требует больших энергозатрат. Кроме того, все ключевые компоненты для промышленного производства разработанных покрытий в России имеются.
«Одно из направлений исследований в нашей лаборатории – создание сетчатых полимеров сложной архитектуры, которые являются основой для разных материалов, в том числе композитных и гибридных. Использование органических биоцидных модификаторов позволит изготавливать самые разные продукты медико-биологического сектора, например, корпуса хирургических изделий и медицинских электронных приборов. У биоцидных модификаторов и покрытий с ним имеются реальные среднесрочные перспективы применения», – подвел итог Иван Сенчихин.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ.
По материалам: I. N. Senchikhin, M. S. Merkulova, I. P. Sedishev, N. E. Grammatikova, O. Ya. Uryupina, E. K. Urodkova & E. S. Zhavoronok. Epoxy-Amine Systems with Reactive Guanidine Derivatives. Polymer Science, Series B. 2023. Volume 65. Issue 2. 133–143. DOI: 10.1134/S1560090423700896
Материал подготовлен: Ольга Макарова / Пресс-служба ИФХЭ РАН
В других источниках: