Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка методических подходов к созданию антибактериальных препаратов на основе наночастиц меди

ФИО: Гульченко С.И.

Направление: Биотехнологии (У.М.Н.И.К.)

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Функциональных наносистем и высокотемпературных материалов

Ежегодно только в России простудными заболеваниями (различной этиологии) болеют более 30 млн. человек. Несмотря на рост числа лекарственных средств, количество болеющих не уменьшается. Также стоит отметить изменчивость вирусов и бактерий, которые постоянно приспосабливаются к используемым лекарствам. Существующее решение – антибиотики – не влияют на вирусы и негативно воздействуют на микрофлору кишечника человека.

Альтернативой антибиоткотерапии является применение препаратов на основе наночастиц металлов, обладающих высокой биологической активностью по отношению к микроорганизмам. Известны препараты коллоидного серебра – Протаргол, Колларгол и ряд других. Однако их лекарственные формы зачастую готовятся в рецептурных отделах аптек и больниц, поскольку низкие сроки хранения их водных растворов не позволяют организовать их серийный выпуск в заводских условиях. Новое поколение препаратов на основе наносеребра (ColloidalSilver, QxySilver, ColloidalSilverOligo (США), SilverMax (Канада), Витаргол, Арговит, Аргоника (Россия) и др.) характеризуется высокой ценой – от 557 до 1419 руб. за флакон. Кроме того, серебро является тяжелым металлом и в санитарных нормах России (СанПиН 2.1.4.559-96 «Вода питьевая») ему присвоен 2 класс опасности, т.е. «высокоопасное вещество». При несоблюдении дозировок препаратов серебра может развиться специфическое заболевание – аргироз.

Нанодисперсная медь, согласно ряду исследований последних лет [D. G. Deryabin, E. S. Aleshina, A. S. Vasilchenko, T. D. Deryabina, L. V. Efremova, I. F. Karimov, L. B. Korolevskaya Investigation of copper nanoparticles antibacterial mechanisms tested by luminescent Escherichia coli strains. Nanotechnologies in Russia. May 2013, Volume 8, Issue 5-6, pp 402-408; F. Rispoli, A. Angelov, D. Badia, A. Kumar, S. Seal, and V. Shah, “Understanding the toxicity of aggregated zero valent copper nanoparticles against Escherichia coli,” J. Hazard. Mater. 80(1–3), 212–216 (2010); M. Heinlaan, A. Ivask, I. Blinova, H. C. Dubourguier, and A. Kahru, “Toxicity of nanosized and bulk ZnO, CuO and TiO2 to bacteria Vibrio fischeri and crustaceans Daphnia magna and Thamnocephalus platyurus,” Chemosphere 71(7), 1308–1316 (2008); P. Gajjar, B. Pettee, D. W. Britt, W. Huang, W. P. Johnson, and A. J. Anderson, “Antimicrobial activities of commercial nanoparticles against an environmental soil microbe, Pseudomonas putida KT2440,” J. Biol. Eng. 3, 9 (2009). doi:10.1186/1754-1611-3-9; J. P. Ruparelia, A. K. Chatterjee, S. P. Duttagupta, and S. Mukherji, “Strain specificity in antimicrobial activity of silver and copper nanoparticles,” Acta Biomater. 4(3), 707–716 (2008)], Наночастицы меди не уступая наносеребру в антибактериальной активности, отличается более низкой стоимостью и безопасностью для человека. Однако до настоящего времени, антибактериальных препаратов на основе наночастиц меди не представлено. В связи с этим, актуальной представляется разработка перспективных на рынке лекарственных, косметологических, ветеринарных и агрохимических средств современных эффективных и безопасных для человека препаратов на основе коллоидных растворов наночастиц меди, обладающих широким спектром антимикробного действия, эффективностью в отношении антибиотикоустойчивых штаммов, позволяющих сократить сроки лечения и при этом обладающих более низкой стоимостью по сравнению с имеющимися аналогами на основе наносеребра.

Для этого на данном этапе планируются следующие работы:

1. Проведение исследований токсичности НЧ меди в зависимости от концентрации частиц на модельной патогенной бактерии – E. coli.

2. Проведение исследований токсичности НЧ меди в зависимости от их размера.

3. Проведение исследований токсичности НЧ меди в зависимости от свойств растворителя.

4. Исследование стабильности коллоидного р-ра во времени в зависимости от этих параметров.

5. Исследование токсичности во времени с учетом всех параметров.

5. Выбор оптимальной модификации р-р частиц/концентрация/растворитель.

6. Испытание на других типах значимых в медицине и экологии микроорганизмов. (золотистый стафилококк Staphylococcus aureus, сенная палочка Bacillus subtilis).

7. Оценка безопасности раствора для человека (на грызунах – введение перорально, внутривенно).

8. Доработка технологии синтеза НЧ и приготовления стабильных растворов.

9. Правовая защита созданных результатов интеллектуальной деятельности.

10. Публикации по результатам проекта.

11. Переход к коммерциализации – разработка бизнес-плана, поиск инвесторов, площадки для производства. В перспективе – создание производства нового типа безопасных для человека, не вызывающих привыкания микроорганизмов, антибактериальных препаратов на основе НЧ меди для медицины, кометологии, ветеринарии, растениеводства. Возможность применения этого материала при очистке воды, фильтрации воздуха, управление качеством воздуха, создание антибактериальных упаковок и т.д.