Святая нанокраска

Учёные объединили секрет «святой воды» с нанотехнологиями, чтобы создать уникальную бактерицидную краску.

Гигиенические антибактериальные краски, применяемые в быту и технике для придания поверхностям бактерицидных свойств, вредны для микробов, но и для экологии не слишком полезны. Прежде токсичные вещества в их составе были зачастую просто незаменимы, чтобы обеспечить стерильность поверхности.

Теперь найден новый способ борьбы с бактериями, благодаря которому окружающей среде не надо платить столь высокую цену. Секрет в использовании серебра, благодаря которому (с научной точки зрения) не портится «святая вода», которую верующие набирают из церковных серебряных сосудов.

В новом номере Nature Materials опубликованы результаты исследования, проведенного Джорджем Джоном и его командой из Нью-Йоркского колледжа при участии группы исследователей Райсовского университета (Хьюстон, США), которую возглавляет Паликелом Аяном.

Ученые разработали противобактериальную масляную краску на основе серебряных наночастиц. Новая краска может быть использованы для покрытия больших поверхностей из дерева, пластика и стекла.

Известно, серебро и компоненты на основе серебра имеют выраженный антибактериальный эффект, губительный для многих видов бактерий, таких как всем известные кишечные палочки. Механизм бактерицидного действия серебряных поверхностей заключается в реакции с внешней мембраной бактерий, вызывая её структурные изменения, что приводит деградации и дальнейшей смерти микробов.
Этому механизму и обязана святая вода своими чудодейственными свойствами.

Обычно для получения наночастиц применяют методы, включающие использование токсичных растворителей и активных химических агентов-восстановителей. Нано-краска производится простым, приемлемым по цене и экологически безвредным способом, поскольку наночастицы синтезируются непосредственно в самой краске после её нанесения на поверхность и высыхания, в течение которого и происходит окислительно-восстановительный процесс, приводящий к формированию наночастиц.

В большинстве красок вяжущая основа состоит из алкидных смол и растительных масел, которые при высыхании образуют свободные радикалы. Когда в краску добавляются частицы серебра, свободные радикалы выступают в качестве восстановителей, преобразуя соли серебра в наночастицы металла. Концентрация образующихся частиц относительно мала, а сами частицы опутаны прочной полимерной сетью.

Чтобы проверить антибактериальные свойства краски, исследователи поместили бактерии кишечной палочки на ровную стеклянную поверхность, одну сторону которой покрасили обычной краской, а другую – краской, содержащей наночастицы, и оставили на ночь. В результате эксперимента, они обнаружили, что краска, содержащая частицы серебра, «убила» все бактерии в отличие от простой краски.

Ученые полагают, что новая бактерицидная краска найдет широчайшее применение в качестве покрытия конструкций в медицинских учреждениях.

Клонов не атакуют

Американские биологи открыли новый способ, благодаря которому личинки морских ежей могут уклониться от опасности быть съеденными. При обнаружении поблизости крупных хищников личинки клонируют себя, в результате получается два полноценных зародышевых организма, меньших по размерам, нежели исходный.

Открытие было сделано Доном Воном и Ричардом Стратманном – учеными из Вашингтонского университета в Сиэтле, их работа опубликована в последнем номере Science. Они наблюдали деление личинок морских ежей Dendraster excentricus в лабораторном аквариуме при помещении в него слизи хищных морских рыб.

Деление личинок происходит либо по механизму почкования – на теле зародыша в области рта вырастает небольшая почка, которая в дальнейшем отделяется, либо просто делением исходной личинки надвое. В отсутствие рыбьей слизи клонирование ученым наблюдать не удалось.

Исследователи полагают, что механизм деления в ответ на сигнал о присутствии рыбы был выработан личинками морских ежей как одна из мер защиты от хищников.

Личинкам морских ежей приходится самостоятельно заботиться о своем благополучии, так как взрослые особи этих созданий населяют морское дно и не имеют ни малейшего представления о судьбе своих отпрысков, обитающих в верхних слоях водной толщи.

Деление же организма надвое, или, как предпочитают говорить первооткрыватели, клонирование, несет в себе существенные преимущества. Во-первых, генетический материал, полностью продублированный в двух различных личинках, имеет больше шансов стать основой для будущих поколений, а во-вторых,

две более мелкие особи личинок, чем одна крупная, просто меньше заметны для хищников.

Этот тезис ученых подтверждает и Джеймс Макклинток, эколог из Алабамского университета. Он занимается изучением способов, с помощью которых мелкие морские животные, не имеющие возможности сбежать от крупных хищников, все же эффективно от них защищаются. Как оказалось, существует определенный размер особи, будучи меньше которого, создание становится практически невидимым для морского охотника.

У клонирования, безусловно, есть и обратная сторона. Как оказалось, особи морских ежей, вылупляющиеся из личинок-клонов, в среднем на треть меньше по размерам по сравнению с нормальными организмами. Возможно, таким особям сложнее выжить во взрослом возрасте и сложнее вступить в стадию размножения, однако, по мнению ученых, природный механизм деления личинок этих существ имеет все же больше выгодных сторон, нежели негативных. В противном случае животные от него просто отказались бы.

Клонирование уже было обнаружено у большого числа иглокожих – группы морских организмов, имеющих пентагональную симметрию (к ним относятся офиуры и морские звезды, а также морские ежи). Однако деление этих взрослых морских организмов происходило только в случаях, если условия окружающей среды, например, доступность пищи или температура воды, благоприятствовали быстрому росту новых особей.

Открытие, сделанное американцами впервые, показывает репродуктивную подоплеку в случае чисто защитного поведения организмов. Прежде клонирование ради избежания смерти можно было встретить лишь на страницах научной фантастики и в кино.