News

30 December, 2022 11:44

Нитрид бора очистит сточные воды от антибиотиков

Российские ученые разработали покрытие на основе нитрида бора, способное улавливать антибиотики из растворов. Материал удаляет 100% препаратов за 7–14 дней и при этом может использоваться многократно. Разработка поможет очищать сточные воды от антибиотиков, попадающих туда при их производстве, и тем самым избежать развития лекарственной устойчивости у бактерий, вызывающих самые разные заболевания у человека. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в International Journal of Molecular Sciences.
Соавторы исследования Любовь Сорокина (Антипина) и Кристина Котякова за работой. Источник: Пресс-служба НИТУ МИСиС

Антибиотики повсеместно применяются в медицине и сельском хозяйстве для борьбы с патогенными бактериями и грибами. По данным ВОЗ, в период с 2000 по 2015 год их использование в мире выросло на 91%. При этом в процессе производства и применения антибиотики часто попадают в сточные воды, что способствует развитию у микроорганизмов устойчивости к этим препаратам. Это, в свою очередь, может привести к тому, что лечить даже простые бактериальные инфекции станет невозможно. Самыми распространенными антибиотиками, загрязняющими сточные воды, считаются тетрациклин и амоксициллин. На сегодняшний день уже есть данные о том, что некоторые микроорганизмы потеряли к ним чувствительность, поэтому вопрос очистки сточных вод от антибиотиков стоит достаточно остро.

Ученые из Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» (Москва) разработали высокоэффективный и дешевый многоразовый материал для очистки сточных вод от антибиотиков. Для этого авторы синтезировали на кремниевой подложке наноструктурированные покрытия на основе гексагонального нитрида бора — соединения, атомы в котором соединяются в виде шестиугольников. Эти «соты» химически стабильны и способны удерживать на себе антибиотики. Предложенный авторами дизайн материала — «захватывающий» слой, нанесенный на подложку, — будет крайне удобен в промышленном использовании.

Ученые проверили способность материала удерживать четыре наиболее распространенных на сегодняшний день антибиотика — тетрациклин, ципрофлоксацин, амоксициллин и амфотерицин В, которые используются для борьбы с такими бактериями, как стафилококк, кишечная палочка и холерный вибрион. Для этого в растворы с препаратами погрузили покрытия из нитрида бора и определили, за какое время антибиотик осядет на покрытие.

«Мы определили, что скорость улавливания терапевтических препаратов зависела от кислотности среды и концентрации антибиотиков в растворах, в которой проводился эксперимент. Так, полная очистка раствора происходила до двух раз быстрее в нейтральной среде, чем в кислой и щелочной. При этом для удаления тетрациклина потребовалось 7–10 дней в зависимости от его концентрации, для ципрофлоксацина — 8–11 дней, амоксициллина — 10–12 дней, а амфотерицина В — 11–14 дней. Поскольку сточные воды имеют нейтральный уровень кислотности, нитрид бора будет работать в них наиболее эффективно», — рассказывает исполнитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Кристина Котякова, кандидат технических наук, инженер научного проекта Научно-исследовательского центра «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС.


Схема эксперимента. Источник: Пресс-служба НИТУ МИСИС

Кроме того, авторы показали, что покрытия из нитрида бора успешно очищаются от осевших на них антибиотиков с помощью различных органических растворителей, в том числе спиртов. После очистки материал сохранил способность улавливать все рассмотренные препараты. При этом эффективность работы материала незначительно снизилась — до 5–15%.

«Покрытия из нитрида бора можно использовать в качестве экономичного, многоразового и высокоэффективного средства очистки сточных вод от антибиотиков. Это поможет избежать развития множественной лекарственной устойчивости бактерий и токсического эффекта на другие живые организмы. В дальнейшем мы продолжим исследовать способность данных материалов улавливать другие загрязняющие вещества», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Любовь Сорокина, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Научно-исследовательского центра «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС.
29 March, 2024
Российские ученые обучили ИИ подбирать эффективную защиту для глаз от лазерного излучения
Российские ученые разработали нейросеть для быстрой оценки способности материалов блокировать опас...
28 March, 2024
В ИТМО создали более долговечные синие перовскитные светодиоды
Ученые ИТМО нашли новый способ получения синего излучения у перовскитных нанокристаллов. Он позвол...