Приложение В (справочное). Зависимость антибактериальных свойств наночастиц серебра от их характеристик

Приложение В
(справочное)

Зависимость антибактериальных свойств наночастиц серебра от их характеристик

В.1 Общие положения

НЧС - наноматериал с антибактериальными свойствами, применяемый для изготовления потребительских товаров с целью контроля роста микроорганизмов на внешних и внутренних поверхностях изделий [16]. НЧС применяют в процессах катализа, для изготовления продукции фотоники, медицинских изделий, устройств накопления и преобразования энергии [17]. НЧС применяют для изготовления конечной продукции с улучшенными характеристиками в различных отраслях промышленности и научных исследованиях. Активное использование НЧС и наночастиц других металлов обусловлено их уникальными размерами, формами, составом, кристалличностью и структурно-зависимыми физико-химическими свойствами [17]. В настоящем стандарте установлен перечень основных и дополнительных характеристик антибактериальных НЧС, которые должны быть согласованы изготовителем и потребителем и включены в спецификации. В данном приложении представлена информация, обосновывающая выбор основных и дополнительных характеристик, установленных в настоящем стандарте.

В.2 Средний размер и распределение по размерам первичных частиц, удельная площадь поверхности

Размеры НЧС - важная характеристика, определяющая воздействие НЧС на биологические процессы, включая пиноцитоз, активацию клеток и распределение межклеточной жидкости, [18]-[23]. Антибактериальные свойства выявлены у НЧС сферической формы и размерами 7, 29 и 89 нм [24]. Ухудшение антибактериальных свойств НЧС происходит с увеличением их размеров. Влияние размеров НЧС на их антибактериальные свойства обусловлено увеличением реакционной активности НЧС с уменьшением их размеров и увеличением удельной площади поверхности по отношению к объему, [25]-[28]. Для изучения данного свойства применяют методы электронной микроскопии, с помощью которых выявляют влияние размеров НЧС на их взаимодействие с бактериями. Выявлено усиление антибактериальной эффективности у НЧС наименьших размеров за счет увеличения контактной площади поверхности, [29], [30]; повышенная агломерация покрытых углеродом НЧС способствует снижению их антибактериальной эффективности по сравнению с НЧС без покрытий [31].

В.3 Дзета-потенциал

Прямой метод определения поверхностного заряда - определение дзета-потенциала. На значение дзета-потенциала могут влиять условия измерения, включая температуру, уровень рН, концентрацию НЧС и вязкость наносуспензии. Выявленные отличия в результатах измерений дзета-потенциала как функции рН у различных НЧС свидетельствуют о необходимости учитывать влияние покрывающих агентов при определении поверхностного заряда НЧС [32]. Снижение значения дзета-потенциала у НЧС без покрытий с уменьшением рН, как правило, является результатом уменьшения концентрации гидроксид-ионов (ОН ^-) и, возможно, протонирования поверхности наночастиц. Атомы серебра на поверхности наночастицы координационно не насыщены [33] поэтому нуклеофильная молекула (ОН ^- и Н ₂О) отдает им пару электронов. При повышении уровня рН от 2 до 10 концентрация ОН ^- увеличивается, следовательно, ОН ^- более эффективно конкурируют за участки поверхности НЧС, что создает отрицательный поверхностный заряд в щелочной среде рН.

Тип стабилизирующего механизма оказывает влияние на потенциал НЧС к агрегации. Покрывающие агенты - это химические вещества, которые используют в синтезе НЧС для предотвращения их агрегации посредством электростатического отталкивания, стерического отталкивания или того и другого. В случае НЧС наиболее распространенными компенсирующими агентами являются цитраты и поливинилпирролидон [34]. Следует учитывать, что механизм и функциональные группы покрывающих агентов, участвующих в стабилизации коллоидных систем, различаются, что может привести к изменению размеров частиц и стабильности. Покрывающие агенты, например ионные жидкости, которые, как правило, используют для изменения поверхностных зарядов наночастиц, также могут влиять на биологическую активность НЧС, [35]-[37]. Выявлено, что НЧС с положительно или отрицательно заряженными поверхностями уничтожают бактерии при низких концентрациях, [38]-[40]. Стенки клеток грамположительных и грамотрицательных бактерий имеют суммарный отрицательный заряд. У грамположительных бактерий отрицательный заряд обеспечивают тейхоевые кислоты, которые связаны с пептидогликаном или нижележащей плазматической мембраной. Тейхоевые кислоты являются анионными из-за присутствия фосфатов в их структурах. Грамотрицательные бактерии имеют внешнее покрытие, состоящее из фосфолипидов и липополисахаридов. Данные липополисахариды придают сильный отрицательный заряд на поверхности клеток грамотрицательных бактерий [41]. Выявлены отличия антибактериальных свойств положительно и отрицательно заряженных НЧС [42]. Положительно заряженные НЧС обладают более высокой бактерицидной активностью в отношении всех испытуемых микроорганизмов по сравнению с отрицательно заряженными или нейтральными НЧС, [43], [44]. Данное явление, как правило, является результатом неспецифического электростатического взаимодействия между положительными и отрицательными зарядами, что усиливает антибактериальный эффект.

В.4 Общее содержание серебра и счетная концентрация наночастиц серебра

Скорость растворения серебра и образование нерастворимого хлорида серебра влияют на антибактериальные свойства НЧС. Следовательно, данные о ко