Биоцидные свойства сверхгидрофобного покрытия на основе ксерогеля из углеродных нанотрубок

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В настоящее время перспективным направлением считается создание многофункционального покрытия на основе углеродных наноматериалов, в частности обладающего защитными биоцидными свойствами. Особый интерес представляет защита поверхностей материалов от разрушения микромицетами-деструкторами. В исследовании приведены данные о взаимодействии наноматериалов марки «Таунит-М» (многостенные углеродные нанотрубки), луковичных углеродных наноструктур и «Tuball» (одностенные углеродные нанотрубки) с микромицетами-деструкторами. Изучено влияние данных материалов, использованных в составе покрытия, на процессы обрастания поверхности микромицетами-деструкторами. Исследован рост штамма Penicillium chrysogenum (Cs/21) и штамма Aspergillus niger (Ch4/07) на чистых углеродных нанотрубках, нанотрубках функционализированных -ОН, -СООН и -СОNН2 группами, а также углеродных нанотрубках, декорированных луковичными углеродными наноструктурами, детонационными наноалмазами, нанокристаллами диоксида титана. Образцы были выполнены в виде сверхгидрофобного покрытия из ксерогеля на основе наночастиц. Наибольшую стойкость проявили покрытия из функционализированных многостенных углеродных нанотрубок марки «Таунит-M» с -ОН, -СООН и -CONH2 группами, а также декорированных диоксидом титана и детонационными наноалмазами. Развитие микромицетов на их поверхности отсутствовало во всех вариантах испытаний. В этих покрытиях отсутствуют источники питания для микромицетов, а присутствуют компоненты, обладающие биоцидными свойствами. Таким образом, они могут считаться биостойкими. Исследованные углеродные наноматериалы предлагается использовать для организации защитных сверхгидрофобных покрытий, так как они выпускаются в промышленных объемах, и легко доступны для проведения сравнительных исследований.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. Н. Капустин

Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: hare22@yandex.ru
Россия, 163002, Архангельск, наб. Северной Двины, 17

Ю. В. Цыкарева

Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Email: hare22@yandex.ru
Россия, 163002, Архангельск, наб. Северной Двины, 17

В. И. Вощиков

Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова НИЦ “Курчатовский институт”

Email: voshikoff@yandex.ru
Россия, 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2

Д. Ю. Власов

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: hare22@yandex.ru
Россия, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9

М. С. Зеленская

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: hare22@yandex.ru
Россия, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9

Список литературы

  1. Eseev M.K., Goshev A.A., Kapustin S.N., Tsykareva Y.V. Creation of Superhydrophobic Coatings Based on MWCNTs Xerogel // Nanomaterials/ 2019. V. 9. № 1584.
  2. Kapustin S.N., Eseev M.K., Tsykareva Y.V, Voshchikov V.I., Lugvishchuk D.S. Superhydrophobic Coating Based on Decorated Carbon Nanoparticles // Glass Phys. Chem. 2023. V. 49. P. 526–534.
  3. Moskvitina E., Kuznetsov V., Moseenkov S.I., Serkova A., Zavorin A. Antibacterial Effect of Carbon Nanomaterials: Nanotubes, Carbon Nanofibers, Nanodiamonds, and Onion-like Carbon // Materials. 2023. V. 16. № 957.
  4. Marchesano V., Ambrosone A., Bartelmess J., Strisciante F., Tino A., Echegoyen L., Tortiglione C., Giordani S. Impact of Carbon Nano-Onions on Hydra vulgaris as a Model Organism for Nanoecotoxicology // Nanomaterials. 2015. V. 5. P. 1331–1350.
  5. Banihashemi K., Amirmozafari N., Mehregan I., Bakhtiari R., Sobouti B. Antibacterial effect of carbon nanotube containing chemical compounds on drug-resistant isolates of Acinetobacter baumannii // Iran. J. Microbiol. 2021. V. 13. Iss. 1. P. 112–120.
  6. David M.E., Ion R.-M., Grigorescu R.M., Iancu L., Holban A.M., Nicoara A.I., Alexandrescu E., Somoghi R., Ganciarov M., Vasilievici G. et al. Hybrid Materials Based on Multi-Walled Carbon Nanotubes and Nanoparticles with Antimicrobial Properties // Nanomaterials. 2021. V. 11. № 1415.
  7. Wang X., Zhou Z., Chen F. Surface Modification of Carbon Nanotubes with an Enhanced Antifungal Activity for the Control of Plant Fungal Pathogen // Materials. 2017. V. 10. № 1375.
  8. Mordkovich V.Z., Lugvishchuk D.S., Mitberg E.B., Kulnitskiy B.A., Perezhogin I.A., Kirichenko A.N. Formation of concentric shell carbon by homogeneous partial oxidation of methane // Chem. Phys. Lett. 2018. V. 713. P. 242–246.
  9. УНТ серии «Таунит» / ООО “НаноТехЦентр”; режим доступа: http://www.nanotc.ru/producrions/87-cnm-taunit, свободный; дата обращения 2023-11-19.
  10. TUBALL / OCSiAl; режим доступа: https://tuball.com/additives/tuball, свободный; дата обращения 2023-11-19.
  11. Chen J., Chen Q., Ma Q., Li Y., Zhu Zh. Chemical treatment of CNTs in acidic KMnO4 solution and promoting effects on the corresponding Pd–Pt/CNTs catalyst // J. Mol. Catal. A Chem. 2012. V. 356. P. 114–120.
  12. Weydemeyer E.J., Sawdon A.J., Peng Ch.-A. Controlled cutting and hydroxyl functionalization of carbon nanotubes through autoclaving and sonication in hydrogen peroxide https://doi.org/10.1039/C5CC01115A // Chem. Commun. 2015. V. 51. Iss. 27. P. 5939–5942.
  13. Дьячкова Т.П., Ткачев А.Г. Методы функционализации и модифицирования углеродных нанотрубок. М.: Издательский дом «Спектр», 2013. 152 с.
  14. Shilova O.A., Glebova I.B., Voshchikov V.I., Ugolkov V.L., Dolmatov V.Yu., Komarova K.A., Ivanova A.G. Environmentally friendly antifouling transparent coatings based on sol-gel ‘epoxy/titanium tetrabutoxide’ composition modified with detonation nanodiamond // Journal of Advanced Materials and Technologies. 2022. V. 7. Iss. 3. P. 201–218.
  15. ГОСТ 9.048-89. Единая система защиты от коррозии и старения. Изделия технические. Методы лабораторных испытаний на стойкость к воздействию плесневых грибов. М.: Издательство стандартов, 1989. 22 с.
  16. Баринова К.В., Власов Д.Ю., Шипарев С.М. Органические кислоты микромицетов-биодеструкторов. Экологическое значение, метаболизм, зависимость от факторов среды. Lambert Academic Publishing, 2010. 80 c.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. а – Начало испытаний 14.07.23; б – покрытия в влажных камерах после инокуляции спустя 60 мин.

Скачать (1MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Фотофиксация испытаний покрытия на основе углеродных нанолуковиц (УЛС) на биостойкость с штаммом биодеструктора Aspergillus niger в тест-системе с добавлением среды Чапека на 10.08.23: а – панорамнные фото, б – с использованием стереомикроскопа Leica. Балл развития гриба – 5.

Скачать (1MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Фотофиксация испытаний покрытия на основе УНТ марки «Tuball» на биостойкость с двумя штаммами биодеструкторов в тест-системе с добавлением среды Чапека на 10.08.23: а и б – панорамные фото, в и г – с использованием стереомикроскопа Leica. Балл развития для Aspergillus niger – 5, для Penicillium chrysogenum – 0.

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Фотофиксация испытаний покрытия на основе УНТ–СONH2 на биостойкость с двумя штаммами биодеструкторов в тест-системе с добавлением среды Чапека на 10.08.23: а и б – панорамные фото, в и г – с использованием стереомикроскопа Leica. Балл развития для Aspergillus niger и Penicillium chrysogenum – 0.

Скачать (926KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Фотофиксация испытаний покрытия на основе углеродных нанолуковиц, декорированных детонационными наноалмазами, на биостойкость с двумя штаммами биодеструкторов в тест-системе с добавлением среды Чапека на 10.08.23: а и б – панорамные фото, в и г – с использованием стереомикроскопа Leica. Балл развития для Aspergillus niger и Penicillium chrysogenum – 0.

Скачать (1MB)
Метаданные
7. Рис. 6. Фотофиксация роста тест-культур микромицетов на жидкой и агаризованной питательной среде Чапека–Докса (без углеродсодержащего материала): a и б – рост на жидкой питательной среде, в и г – рост на плотной (агаризованной) питательной среде.

Скачать (827KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024