«Мультифункциональные ткани»: российские учёные разработали натуральное нанополотно с рядом защитных качеств
Российские химики модифицировали привычные натуральные ткани — лён, хлопок и шерсть, придав им особые качества. Одежда из такой наноткани защитит владельца от вредного ультрафиолетового излучения, опасных патогенов, также она отталкивает влагу. Изменить свойства полотна учёным удалось за счёт наночастиц безопасного для людей соединения — нитрида бора. Изделия из инновационной ткани выдерживают многократную стирку и нагревание.
Учёные из НИТУ МИСИС (Москва) и Государственного научного центра прикладной микробиологии и биотехнологии (Оболенск) изобрели методику получения натуральных тканей с особыми качествами. Такие ткани отталкивают влагу, не пропускают ультрафиолет, а также уничтожают патогенные микроорганизмы. Об этом RT сообщили в пресс-службе НИТУ МИСИС. Исследование поддержано грантом РНФ. Результаты опубликованы в журнале ACS Applied Bio Materials.
Как отмечают авторы работы, при контакте с человеческим телом материалы из натуральных тканей (хлопок, лён, шерсть) создают идеальную среду для роста бактерий и микробов. Из-за большой площади они способны удерживать кислород, влагу и тепло, а из-за химических компонентов, присутствующих в натуральных волокнах, обеспечивают питание микроорганизмов и способствуют их росту.
Специалисты предложили модифицировать хлопковые ткани наночастицами нитрида бора. Это вещество широко используется в косметике благодаря способности поглощать ультрафиолетовое излучение и антибактериальным свойствам. Нитрид бора также устойчив к высоким температурам и обладает гидрофобностью (способностью отталкивать влагу), отмечают исследователи.
Чтобы наночастицы лучше держались на волокнах ткани, авторы синтезировали их с веществами из карбоксильных и аминогрупп. По словам учёных, и те и другие образуют водородные связи с целлюлозой, из которой состоит хлопок.
Оказалось, что наночастицы с аминогруппами лучше связываются с хлопковыми волокнами. Это подтвердили и экспериментальные исследования: модифицированный нитрид бора не смывался спустя сутки нахождения в воде и после 40 стирок. Обе модификации также повысили устойчивость хлопка к высоким температурам — материал не разрушался при нагревании свыше 350 °C. Кроме того, волокна стали лучше отталкивать воду и пропускали гораздо меньше ультрафиолетовых лучей.
Исследователи проверили и антибактериальные свойства новых материалов. Спустя сутки на образцах погибли все клетки кишечной палочки и золотистого стафилококка, вызывающего множество инфекций — от кожных воспалений до опасных менингита и сепсиса.
Специалисты отмечают, что такой эффект возникает благодаря тому, что наночастицы в водной среде выделяют губительную для микроорганизмов борную кислоту. При этом её концентрации абсолютно безопасны для человека.
«Мы получили мультифункциональные ткани, которые по своим характеристикам превосходят не только обычный хлопок, но и полотно, модифицированное наночастицами без дополнительных групп. Получаемый нашим методом нанотекстиль сохраняет ценные свойства даже после многократной стирки, а потому его можно применять при пошиве спортивной и спецодежды», — отметила в беседе с RT первый автор работы, младший научный сотрудник лаборатории «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС Елизавета Пермякова.
Учёные планируют и дальше модифицировать ткани гибридными наночастицами для повышения антибактериальных и УФ-защитных характеристик.