Биоцидные свойства сверхгидрофобного покрытия на основе ксерогеля из углеродных нанотрубок

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или 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