Структура и физико-химические свойства радиационно-генерированных наноструктурных кластеров серебра и механизм их бактерицидного действия в пищевых средах тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

На правах рукописи

БАРАНОВА ЕЛЕНА КАРИМОВНА

СТРУКТУРА И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАДИАЦИОННО-ГЕНЕРИРОВАННЫХ НАНОСТРУКТУРНЫХ КЛАСТЕРОВ СЕРЕБРА И МЕХАНИЗМ ИХ БАКТЕРИЦИДНОГО ДЕЙСТВИЯ В ПИЩЕВЫХ СРЕДАХ

02.00.04 - физическая химия, 03.00.23 - биотехнология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва 2006

Работа выполнена в Институте физической химии и электрохимии им. А.Н.

Фрумкина Российской Академии Наук. Научный руководитель: доктор химических наук, профессор,

Ревина Александра Анатольевна. Официальные оппоненты:

доктор химических наук Волощук Альберт Михайлович доктор технических наук, профессор Воробьев Сергей Иванович

Ведущая организация: Российский химико-технологический Университет им. Д.И. Менделеева

Защита состоится «06» апреля 2006 года в 15 час. на заседании Диссертационного Совета Д.002. 246.02 при Институте физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский проспект, д. 31.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке химической литературы РАН (г. Москва, Ленинский проспект, д. 31 ИОНХ)

Автореферат разослан «_»_2006 года.

Ученый секретарь Диссертационного Совета

кандидат химических наук

Платонова Н.П.

2.ое>е&

з о-гё

Общая характеристика работы

Актуальность работы

В современных пищевых технологиях при фильтрации жидких сред широко используются мембранные процессы Такая обработка дает возможность получать напитки повышенной стойкости и органолептических свойств. Однако недостатком мембранных технологий является необходимость регенерации или замены мембранных картриджей. Расширить возможности использования мембранных процессов фильтрации растворов, содержащих дрожжевые клетки, позволяет применение металлокерамических фильтров. Однако общим препятствием широкого использования фильтровальных элементов является их «микробное обрастание» Перспективным направлением в решении этой проблемы является использование достижений современной нанотехнологии в пищевой промышленности, биотехнологии, в медицине и сельском хозяйстве. Решение этих задач подразумевает не только разработку высокотехнологичных способов производства наноструктурных фильтрующих материалов с высокими каталитическими и бактерицидными свойствами, но и безусловную гарантию их безопасности.

На основе разработанного синтеза стабильных наночастиц металлов (Ревина,1998) и методов модифицирования ими различных материалов предложены различные фильтровальные элементы, содержащие кластеры серебра, для очистки питьевой воды от патогенных микроорганизмов (Ревина, Егорова, 2000). Микробиологические исследования, проведенные в Институте микробиологии РАН, в Институте пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности (ГУ ВНИИ ПБ и ВП) и в Университете пищевых производств (МГУПП), показали, что бактерицидная активность наноструктурных кластеров серебра во много раз эффективнее ионов серебра, как в жидких растворах, так и на поверхности различных материалов.

Однако в литературе слабо освещены вопросы, касающиеся действия ионов серебра на дрожжевые клетки и ладностью. отсутствуют результаты

исс ¡Словакии механизма шаимодеш-твия кластеров серебра с клетками кишечной палочки и дрмих видов бактерии и микроорганжмов. вкдючая непатогенные дрожжевые

Разработка технологии кластеров серебра и фильтров с бактерицидными свойствами является актуальной с практической точки зрения, а изучение механизма взаимодействия наноразмерных частиц металлов с различными микроорганизмами представляет теоретический интерес Цель и тдачи исследования

Основной целью диссертационнои работы являлась разработка физико-химических методов получения фильтровальных материалов, модифицированных наночастицами серебра и меди, а также изучение механизма бактерицидного действия ионов серебра и радиационно-генерированных наноструктурных металлических кластеров в пищевых средах Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи

1) выбрать условия и режим радиационно-химического синтеза наночастиц металлов (Ag, Си, Cu/Ag),

2) определить спектральные характеристики оптического поглощения наночасжц металлов в обратно-мицеллярных растворах и их стабильность при разведении органическими растворителями,

3) изучить адсорбционные свойства наноструктурных частиц серебра и меди по отношению к материалам, используемым в пищевой промышленности (конструкционные и фильтровальные материалы),

4) исследовать микробиологическую активность ионов и наночастиц серебра в жидких средах по отношению к различным видам дрожжевых культур (Saccharomyces carlsbergensis, Saccharomyces Bayanus, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces vini, Candida utihs) и к бактериям кишечной папочки Escherichia coli (Е coli),

5) оценить десорбцию наночастиц при обработке поверхности фильтровальных материалов различными растворителями, включая воду.

6) сравнить бактерицидные свойства наноструктурных частиц серебра в адсорбированном состоянии на различных носителях и наночастиц А§,Си и Си/Ад на фильтровальных элементах из пористого полиэтилена. Научная новизна работы

Впервые исследована иммобилизация/десорбция наночастиц А§, Си и Си/Ад на поверхности кварцевого песка, силикагеля и активированного угля.

Впервые проведены физико-химические и микробиологические исследования действия наноструктурных кластеров серебра в растворах и в адсорбированном состоянии на дрожжевые клетки

Показано, что модифицированные наночастицами серебра и меди фильтрующие материалы обладают также высокой бактерицидной активностью по отношению к патогенным микроорганизмам и дрожжевым клеткам

Сравнительный анализ действия ионного и кластерного серебра в широком диапазоне концентраций на различные клетки дрожжевых культур показал, что кластерное серебро обладает более высокой бактерицидной активностью при одних и тех же концентрациях серебра

С помощью спектрофотометрии, электронной микроскопии и рентгеновского микроанализа получены результаты, позволившие сделать вывод о различном механизме биологического действия ионов и кластеров серебра.

Практическая значимость работы.

Полученные ранее результаты свидетельствуют о положительном бактерицидном и каталитическом эффекте модифицированных наночастицами серебра фильтровальных элементов, но создание реальных промышленных стерилизующих мембран невозможно без выяснения механизма воздействия наночастиц серебра на микроорганизмы, в том числе на дрожжевые клетки. Знание этого механизма позволит разработать модели процессов пастеризации при движении микроорганизмов вдоль поры, диаметр которой в несколько раз больше размера микроорганизма Без этого невозможно сформулировать

основные гребования к устройству фильтрующей перегородки с наночастицами серебра на поверхности рабочего слоя и внутри поры Предполагается, чго при этом будут использованы керамические и металлокерамичеекие мембраны нового поколения, отличающиеся практически неограниченной долговечностью, легко регенерируемые и обладающие намного большей производительностью по сравнению с используемыми в настоящее время мембранами

Внедрение полученных результатов и распространение новой технологии на отечественных предприятиях предусматривает получение экономического эффекта.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы представлены в докладах и сообщениях на 1) VI Всероссийской конференции (международной) «Физикохимия ультрадисперсных наносистем» (Томск, 2002) 2) Действие наночастиц серебра на клетки дрожжей и кишечной палочки (Е-соЬ) Материалы 1-го Российского научно-методологического семинара РАЕН Москва 2003 С 53 3) IV Всероссийском конгрессе «Профессия и здоровье», симпозиум № 2 «Микроэлементы Эссенциальная и паллиативная роль в организме человека» (Москва, 2005) 4) Вторая научно- практическая конференция "МЕДБИОТЕК" - "Перспективы развития биотехнологий в России"(Пущино 2005) Публикации

Основные положения и результаты диссертационной работы изложены в трех печатных работах и тезисах. Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы Работа изложена на страницах машинописного текста и содержит таблиц и рисунков

1. Обзор литературы

В обзоре литературы представлена характеристика кластеров серебра стабильных в жидкой фазе, их оптические, каталитические свойства. Приведена историческая справка об использовании серебра, как вещества, обладающего бактерицидным действием Рассмотрены современные представления о вредном воздействии серебра и серебряных ионов на организм человека, приведены результаты исследований по бактерицидному действию ионов серебра на различные клетки живых организмов. Обсуждаются перспективы использования нанострукгурных частиц серебра для создания фильтрующих материалов с бактерицидными свойствами.

2. Экспериментальная часть 2.1. Материалы и методы исследования

Синтез наночастиц серебра.

Наночастицы серебра (НЧ Ag) получали методом радиационно-химического синтеза при восстановлении ионов серебра сольватированными электронами в обратно-мицеллярных растворах, содержащих 8 мМ Ag+ (в виде AgNOj), 0,15М бис-2(этилгексил)сульфосукцината натрия (поверхностно-активное соединение АОТ) и изооктан При радиационно-химическом синтезе НЧ Ag растворы подвергали у - облучению в дозах от 0,2 Мрад до 1,0 Мрад на установке с источником у-излучения мСо (ГУРХ 100000, ИЭЛ РАН). Предварительно растворы перемешивали с помощью ультразвука или магнитной мешалки, а затем насыщали инертным газом.

Спектры оптического поглощения растворов наночастиц регистрировались с помощью спектрофотометра SPECORD М - 40 (Jena, Carl Zeiss, Германия) и UV-3101PC, в кварцевых кюветах с длиной оптического пути 0,1 см, при комнатной температуре В качестве раствора сравнения всегда использовался 0Д5М раствор АОТ- изооктан.

Характеристика использованных в работе материалов _____ Таблица 1

адсорбент КСК-2 МСА -750 МСА -2500 БАУ СКТ

удельная площадь поверхности, м2/г 300-320 70 15 780 1050

размер пор, нм 70-100 75 250 0,5-1 0,5-1

растворители изооктан гексан спирт диет. Н20

квалификация (ГОСТ) ТУ-6-09-921-76(1-5) ТУ 2631-00305807999-98 ГОСТ 18300-87 ГОСТ 6709-72

Микроорганизмы и условия их культивирования.

Микробиологические исследования проводились на базе института микробиологии РАН, МГУПП (на кафедре биотехнологии) и в ГУ ВНИИ ПБ и ВП.

Объектами исследования были различные виды дрожжевых культур Saccharomyces carlsbergensis, Saccharomyces Bayanus, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces vini, Candida utilis и бактерии кишечной палочки Escherichia coli (E. coli).

Культуру дрожжей Candida utilis выращивали на питательной синтетической среде следующего состава (г/л): сахароза-0,5; (NIl^SC^ - 1,0; К2НРО4 - 0,5; MgS04*7H20 - 0,1, микроэлементы (мг/л)- FeS04*7H20 - 20; МпС12*4Н20 - 20; ZnS04*7H20 0,4; В(ОН)3 - 0,5, CuS04*5H20 - 0,05; Na2Mo04*2H20 - 0,2; дистиллированная вода - 1,0 л; pH среды - 6,0. Раствор микроэлементов стерилизовали отдельно при избыточном давлении 0,5 атм в течение 30 минут и добавляли стерильно в среду.

Культура дрожжей Saccharomyces cerevisiae ВКМ-380 (Всероссийская коллекция микроорганизмов) культивировалась на питательной среде №2 ГРМ (питательная среда для выращивания грибов (Сабуро), сухая) ВФС 42-3068-98. Характеристика: питательная среда предназначена для культивирования и подсчета дрожжевых и плесневых грибов при определении микробной загрязненности лекарственных препаратов, воды, молока и пищевых продуктов.

Питательная среда представляет собой мелкодисперсный гигроскопический порошок светло-желтого цвета. Состав' панкреатический состав казеина; панкреатический гидролизат рыбной муки; экстракт пекарных дрожжей или экстракт дрожжевой; натрий дигидрофосфат; глюкоза; агар.

Приготовление: препарат в количестве, указанном на этикетке, для приготовления конкретной серии питательной среды, размешивают в 1 л дистиллированной воды, кипятят 2 минуты до полного расплавления агара, фильтруют через ватно-марлевый фильтр, разливают в стерильные флаконы и стерилизуют автоклавированием при температуре 121 °С в течение 15 минут. Среду охлаждают до температуры 45-50°С, разливают в стерильные чашки Петри.

Культуры того же рода дрожжей Saccharomyces, вид - bajanus, carlsbergensis и vini, а также бактерии E.coli культивировали при тех же условиях в аналогичной питательной среде.

Микробиологические методы.

Для изучения взаимодействия клеток с ионами и кластерами серебра использовали микроскопические наблюдения с помощью микроскопа Reichard (Австрия) с фазово-контрастным устройством Оптическую плотность (ОП) суспензий дрожжевых культур измеряли при 1=660 нм нефелометрически на спектрофотометре Specord М-40 (Carl Zeiss , Jena , Германия), I =10 мм. Динамику роста дрожжевых культур и бактерий оценивали по данным нефелометрических измерений оптической плотности клеточных суспензий и

по наличию и количеству КОЕ. Микробиологические исследования проведены при непосредственном участии автора в Институте микробиологии РАН, МГУПП и с помощью лаборатории «Ланаком» (г. Москва) в ГУ ВНИИ ПБ и ВП.

Электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ.

Электронно-микроскопические исследования проводили на электронном микроскопе JEOL JEM-100CXII со сканирующей приставкой EM-ASID4D и рентгеновским микроанализатором Link 860 с детектором Е5423. Ускоряющее напряжение 60 keV При этом препараты готовили следующим образом: клетки микроорганизмов отделяли от культуральной среды центрифугированием и трижды промывали деионизированной водой, затем суспензии клеток наносили на медные сетки с форваровой пленкой-подложкой.

2.2. Результаты исследования и их обсуждение

О стабильности растворов НЧ Ag в зависимости от времени хранения в присутствии кислорода воздуха после облучения судили по результатам анализа формы спектра и интенсивности характерного пика поглощения при Х,шх = 400420 нм. Металлические агрегаты представляют собой коллоидные наноразмерные частицы (d-2-Юнм) и обладают особыми свойствами; каталитическими, бактерицидными, отличными как от свойств изолированных атомов, так и от массивного металла.

Рис.1 а

а) Спектры оптического поглощения наночастиц серебра в обратно-

мицеллярном растворе при

степени гидратации со=10. Стрелки па рисунках указывают на изменение

интенсивности полосы поглощения (X 420 им) при хранении растворов

от 15 минут (1) до 2 месяцев после синтеза НЧ. Доза облучения 1Мрад. Растворы предварительно перемешивали с помощью ультразвука и

насыщали гелием в течении 40 минут.

200

400 600

длина волны, нм

Рис.1 б

б) Влияние степени гидратации со на форму и интенсивность НЧ Ag в обратно-мицеллярном растворе. Доза

облучения 1 Мрад Концентрация ионов А^ в водном пуле мицеллы 0,3 М, соответственно в вводно-органическом растворе при со-15 -12 мМ, со-10 - 8мМ, со=3,7 - 3 мМ.

Г, нм

200 300 400 500 600 700

В серии экспериментов исследовали влияние условий предварительного перемешивания раствора на образование НЧ Ag при облучении водно-оргаййческих мицеллярных растворов ионов серебра. Спектры оптического поглощения раствора НЧ полученных в мицеллярных растворах,

содержащих 8 мМ ионов серебра и имеющих степень гидратации ю=[Н20]/[А0Т]=Ю, но с перемешиванием, которое осуществлялось при помощи магнитной мешалки, представлены на рис.2. Для спектров этих растворов НЧ Ag, зарегистрированных через 10-15 мин после облучения, характерно появление широкой полосы поглощения с двумя максимумами при длине волны 380 нм и 513 нм (рис 2, спектр 1). Однако в зависимости от времени хранения образца наблюдалась изменение спектра и формирование одиночной полосы с ХтД1=400-420нм (рис. 2, спектр 2).

Л, им.

250 300 № 500 Ш

Рис.2

Изменение спектров ОП при формировании и стабилизации НЧ Ag (спектры 1,2), в зависимости от времени хранения: через 10-15 мин после облучения (1), через 3 недели (2). Спектры ОП НЧ Ag после адсорбции на поверхности углеродсодержащих материалов: углеродная ткань -(3) и активированный уголь - (4). Время контакта с адсорбентом 60 минут. Растворы перед насыщением Не обрабатывали магнитной мешалкой.

Спектральные характеристики оптического поглощения металлических наночастиц А& Си; СиЛ^ в обратно-мицеллярных растворах и их стабильность

при хранении в присутствии кислорода воздуха при комнатной температуре представлена на рис.3. Влияние мольного соотношения Си/А§ на спектральные характеристики полос оптического поглощения НЧ и их стабильность представлено на рис.3(а,б). На рис. Зв представлена эволюция серебряных наночастиц в зависимости от времени хранения.

Ъ сутки

Рис. 3 Спектры ОП растворов биметаллических наночастиц Cu/Ag=l/l (а); Си/Аё=2/1 (б) и АёГ (в) в зависимости от времени хранения (¡) после синтеза (хранение в присутствии кислорода воздуха, при комнатной температуре (17^21 "С)). На вставке рис. 26 в масштабе 6:1 показаны изменения полос поглощения НЧ в диапазоне 360ч-870 нм

Наночастицам серебра соответствует характерная полоса поглощения с ^пах ~ 420 нм Для биметаллических наночастиц (НЧ) наблюдается смещение в длинноволновую область спектра Ошах: для Си/А{*=1/1 (Хт^ ~ 433 нм) и в

коротковолновую для Cu/Ag=2/1 (Х™* ~ 411 нм) Причем, у биметаллических НЧ Cu/Ag=2/1 зарегистрирован еще дополнительный пик в области 560-580 нм, который соответствует полосе поглощения наночастиц меди. Как видно из рис.3, спектры ОП изменяются при хранении. Интенсивность полос поглощения НЧ Ag/^ и Cu/Ag=2/1 возрастает со временем, для Cu/Ag=l/1 остается практически неизменной. Адсорбция наночастиц.

Исследования показали, что радиационно-генерированные наночастицы серебра хорошо адсорбируются на поверхности углеродных материалов (углеродная ткань, активированный уголь), силикагеля и кварцевого песка. Модифицированный активированный уголь, обладающий бактерицидными свойствами, используется в фильтрах для очистки питьевой воды.

Для исследования адсорбции НЧ Ag были использованы активированный уголь (сернисто-калиевый торф) СКТ, силикагели КСК-2, МСА -750, МСА -2500, кварцевый песок.

Активированный уголь (СКТ) был интересен тем, что он широко используется в химической промышленности, как газовый фильтр. Силикагели по химии поверхности аналогичны кварцевому песку, используемому в пищевой промышленности для создания фильтров, и керамическим фильтрам.

Использование силикагелей, отличающихся размером пор, позволило оценить предельный размер пор, в которых могут адсорбироваться наночастицы, что представляет интерес для ТСХ (тонкослойная хроматография) и ВЭЖХ (высокоэффективная жидкостная хроматография).

Дальнейшие разработки в этом направлении позволили изучить адсорбционные свойства наночастиц на керамических материалах и на пористом полиэтилене.

О кинетике адсорбции НЧ, влияния природы и структуры можно было судить по показанным на рис 3 и 4 характерным изменениям спектров

оптического поглощения мицеллярных растворов серебряных и медь/серебряных наночастиц в результате адсорбции на силикагеле КСК - 2.

Как видно из представленных спектров, отвечающих адсорбции наночастиц Си/А^1/1 (рис. 4а), интенсивность полосы поглощения при Х=411 нм в зависимости от времени контакта НЧ с поверхностью сгогакагеля КСК-2 в первый момент увеличивается. Происходит падение интенсивности полосы в области от 230 нм до 345 нм и наблюдается заметное падение интенсивности поглощения в области Х~51 (К520 нм. На основании этих результатов можно сделать вывод, что в результате различий в адсорбции разных частиц, которым отвечают характерные полосы поглощения, наблюдаются сложные изменения спектров оптического поглощения наночастиц, оставшихся в растворе.

В отличие от НЧ Си1А^=\!\ в спектре НЧ Съ1А&=2/1 (Рис. 46) происходит падение интенсивности спектра во всем диапазоне длин волн от 230 до 900 нм. Адсорбция наночастиц Agnm+ (Рис. 4в) протекает аналогично биметаллическим наночастицам Си/А^2/1, т. е. наблюдается падение оптической плотности раствора НЧ во всем диапазоне длин волн. Причем, скорость адсорбции значительно выше у НЧ Agnm+ , чем у Си/А£. Зависимость В -/(1) представлена на рис 4 (б).

Икодмыйр-р 16 суп*

Рис. 4 Изменение спектра зависимости ОП раствора биметаллических наночастиц Си/А% 1/1 (а), Си/у^ -2 7 (б) и Ag„m+ (в), при адсорбции на силикагеле КСК-2 , в зависимости от времени взаимодействия

Уменьшение интенсивности И (Х=400 нм) от времени адсорбции.

б)

019

09

10000 19000

20000 29000 I, мим

Дюий8л«,н

Таким образом, можно сделать вывод о том, что характер изменения спектров, как при хранении так и в момент адсорбции, различен для биметаллических и серебряных наночастиц и кроме того зависит и от мольного соотношения Си/А§.

На рис. 5 показаны изменения спектров оптического поглощения мицеллярных растворов серебряных наночастиц в результате адсорбции на силикагеле и на активированном угле.

230

я) МСА-750

430

"""(1) контроль "(2)1 час —■ (3) 24 часа

(4) 4 суток

(5) 11 суток —(6) 18 суток """(7) 19 суток

630

830

нм

а

230

б) МСА-2500

'(1) контроль

-(2) 1 час

— (3)24 часа

(4)4 суток

(5) 11 суток —"•(6) 18 суток

(7) 19 суток

430

630

830

нм

б

в

Рис.5 Адсорбция НЧ Ag на поверхности силикагелей а, б и активированного угля - в. Исходная ОП раствора H4Ag-DwO, 84.

Рис. 5- (г)

Изменение спектров ОП НЧ Ag в мицеллярном 0.15 М растворе АОТ в изооктане в зависимости от времени хранения образца (в течении 18 суток) при комнатной температуре в присутствии кислорода воздуха. Исходная ОП раствора НЧ Ag-D4¡¡=0,84.

Из сравнения спектров ОП мицеллярных растворов (рис.5) можно сделать вывод о стабильности НЧ Ag в течение времени адсорбции, поэтому все изменения спектра можно отнести к изменению содержания НЧ Ag за счет адсорбции Согласно полученным результатам основная часть наночастиц серебра (94% от начального содержания в растворе) адсорбировалась на поверхности МСА - 750 в течение процесса модифицирования, 86% - на поверхности МСА - 2500 и 94% - на поверхность активированного угля

Данные по кинетике адсорбции НЧ представлены на рис.6. Результаты исследования адсорбционных свойств наночастиц серебра и их микробиологические испытания на кремнеземсодержащих материалах получены в лаборатории нанокомпозитных материалов (ООО «Ланаком», г. Москва).

D

1 "I

0,4

0,8

0,6

0,2

0

0

100 200 300 400

часы

а

D

1 л

o,8; 0,6 0,4 0,2 0

скт

„_ „___ ♦ ♦

~т---1-1----г-

часы

0 100 200 300 400

в

Рис.6 Кинетика адсорбции H4Ag на поверхности МСА- 750- (а); МСА-2500 - (б) и активированного угля (в). Исходная ОПраствора H4Ag при 1-435 нм, -D0435-0,84-

Изменения OTT адсорбции НЧ Ag разного размера на поверхности фильтрующих материалов изображены на рис 7 Из этих показаний видно, что на силикагелях самыми первыми адсорбируются мелкие НЧ (1=260 нм), затем крупные, имеющие несферические формы (1=540 нм) и в последнюю очередь НЧ серебра средних размеров, сферические при 1=435 нм. При контакте НЧ Ag с поверхностью активированного угля вначале уменьшается содержание самых крупных частиц (1=540 нм), затем начинается адсорбция

других частиц (рис. 7-в).

д»

а

1 МСА- 2500

А=435нм Л=260 нм А=540 нм

часы

СКТ

— Л=435 нм

— Л=260 нм

— А=540 нм

часы

100

200

300

400

Рис 7

Кинетика адсорбции частиц Agразного размера на силикагели - а,биь активированный уголь - в.

Важным вопросом в проблеме создания фильтровальных элементов является исследование прочности удерживания 114 Ag на поверхности адсорбента. Для оценки десорбции НЧ Ag было определено содержание наночастиц серебра в различных растворах, которые использовали в качестве элюентов. 1-ый раствор -гексан, 2-ой - спирт/вода (40%), 3-ий - дистиллированная вода (каждым раствором промывали образцы по два раза). Содержание НЧ Ag в промывных жидкостях определяли спектрофотометрически. Установлено, что в результате такой промывки с поверхности МСА - 750 десорбировалось 1,76 % наночастиц серебра от исходного содержания в обратно-мицеллярном растворе, с поверхности МСА - 2500 - 5 % и с поверхности активированного угля -1,5 %. Результаты, представленные на рис.8 показывают, что в последнем элюенте, дистиллированной воде, отсутствуют характерные полосы поглощения НЧ Ag. Это позволило сделать вывод, что выбранные адсорбенты (активированный уголь, силикагели) прочно удерживают на своей поверхности наночастицы Ag.

гексан

а) СКТ

230

430

— водно- стартовой

раствор -—вода

—т— 630

нм

830

0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0

гексан

водно-спиртовой раствор

дистиллированная вода

нм

230 430 630 830

230

в) МСА-2500 —гексан

водно-спиртовой

раствор вода

нм

430

630

830

Рис. 8

Десорбция НЧА% с поверхностей фильтровальных материалов- а) СКТ; б) МСА-750; в) МСА-2500.

На рис. 9 представлены результаты расчета количества десорбируемых НЧ в результате элюирования модифицированного адсорбента различными растворами.

(расчет по формуле десорбции)

МСА-750

0,04 0,03 0,02 0,01 0

1-

гексан

водно-спиртовой р-р

-дистиллированная вода

0 1

кол-во промывок

0,12 , 0,1 } " 0,08 0,06 0,04 0,02 0

МСА-2500

- - гексан

— водно-спиртовой р-р

——дистиллированная вода

1

кол-во промывок

б

скт

0,045 0,04 0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 0

- гексан

~ водно-спиртовой р-р

—дистиллированная вода

кол-во промывок

Рис.9

Десорбцш НЧAg с поверхностей модифицированных адсорбентов: силикагелей- а, б и с активированного угля - в.

Сравнительная оценка адсорбции и десорбции а =Унч(Со-Ср)/т; д = (Уо*0.85*Ср)/Ур.м,

где а- адсорбция; д- десорбция;

-объем раствора наночастиц А§; Со - исходная концентрация НЧ; /V исходная ОП; Ср - результирующая концентрация НЧ; Ор - результирующая ОП; т- масса (вес) образца; Ур-м,- объем растворителя; Уо~ объем образца; С- концентрация НЧ.

а д а-д

гексан

МСА - 750 2,27 0,04 2,23

МСА - 2500 2,00 0,10 1,89

скт 2,86 0,04 2,62

водно-спиртовой р-р 1ая промывка

МСА - 750 2,27 0,03 2,24

МСА - 2500 2,00 0,07 1,93

СКТ 2,66 0,02 2,64

2ая промывка

МСА - 750 2,27 0,01 2,26

МСА - 2500 2,00 0,04 1,96

СКТ 2,66 0,01 2,65

дистиллподданная вода 1ая промывка

МСА-750 2,27 0,03 2,24

МС^.3500 2,00 0,07 1,93

СКТ 2,66 0,02 2,64

2ая промывка

МСА - 750 2,27 0,01 2,26

МСА - 2500 2,00 0,04 1,96

СКТ 2,66 0,01 2,65

а=Унфа-Вр)/т;

д=(У0*0.85Юр)/Ур.ля,

{С(концентрация)~В(ОП)У, Сисх- концентрация НЧ Ag в мицеллярном растворе выражена величиной интенсивности ОП,

0?-концентрация НЧ А$ в растворителе; Сргексан- концентрация НЧ Ag в гексане; Срвс- концентрация НЧ Ag в вводно-спиртовом растворе; Среода- концентрация НЧ Ag в дистиллированной воде

Гексан ■ Сисх Сргексан

Водно-спиртовой раствор - Ср?ексаи> Срк Дистиллированная вода - Срк- Срвода

Оценка микробоцидного и микробостатического действия препаратов

серебра.

Растворы НЧ и ионов серебра вносили в пробирки со средой вместе с инокулятом или на разных стадиях развития культур С. иННя до конечных концентраций Ад в пределах от 0,08мкМ до 0,8 мМ. В контрольных вариантах в дрожжевые культуры вносили эквивалентные количества водного раствора АОТ/изооктана, не содержащего ни ионного, ни кластерного серебра. Состав и концентрации тестируемых растворов НЧ и ионного Ад, а также контрольных растворов с АОТ и изооктаном, представлены в таблице 3. О проявлении микробостатического эффекта НЧ и ионов Ag судили по задержке роста с последующим его возобновлением по сравнению с контрольными вариантами Биоцидный эффект оценивали по полному прекращению роста дрожжевых культур.

Эксперименты проводили в трех независимых сериях при трехкратном повторении в каждой. Статистический анализ проводили с использованием стандартных математических методов с расчетом величин погрешностей внутри группы данных. Представленные данные отражают усредненные значения, величины отклонений в пределах 5% не указаны.

Наконец, различия в характере действия кластерной и ионной форм серебра в концентрации С. иЫш к% 8 мкМ подтверждены в экспериментах по изучению их влияния на рост С. иЫм на синтетической питательной среде определенного состава (см «Материалы и методы») Как видно из рис. 10. после внесения препарата НЧ Ag до указанной концентрации вместе с инокулятом рост культуры дрожжей прекращался, судя по прекращению приращения ОП клеточной суспензии При воздействии водно-органического препарата ионного А.% (с АОТ/изооктаном) до той же конечной концентрации (8 мкМ) наблюдался микробостатический эффект, проявлявшийся в задержке роста с последующим его возобновлением (рис.10)

Таблица 3 Эффект действия различных препаратов Ag, тестируемых методом разведений

Исходный препарат Тест проба 1 Тест проба 2 Тест проба 3 Тест проба 4 Тест проба 5 Тест проба 6 Тест проба 7

Кластерное серебро 8мМ Ад - 8мМ АОТ/изооктан -0.1ЙМ Ад - 0,8 мМ АОТ/изооктан -0,015 М Ад - 270 мкМ АОТ/изооктан -0,005 М Ад-80 мкМ АОТ/изооктан -1,5 мМ Ад - 8мкМ АОТ/изооктан- 0,15 мМ Ад - 4 мкМ АОТ/изооктан -75мкМ Ад-0,8 мкМ АОТ/изооктан -15мкМ Ад 0,08 мкМ АОТ/изооктан -1,5 мкМ

Эффект: биоцидный эффект биоцидный эффект биоцидный эффект биоцидный эффект микробостатический эффект нет эффекта (рост) нет эффекта (рост)

Ионное серебро с АОТ/изооктаном 8 мМ Ад - 8мМ АОТ/изооктан -0,15 М Ад - 0,8 мМ АОТ/изооктан -0,015 М Ад - 270 мкМ АОТ/изооктан -0,005 М Ад-80 мкМ АОТ/изооктан -1,5 мМ Ад - 8мкМ АОТ/изооктан- 0,15 мМ Ад - 4 мкМ АОТ/изооктан -75мкМ Ад -0,8 мкМ АОТ/изооктан -15мкМ Ад 0,08 мкМ АОТ/изооктан -1,5 мкМ

Эффект: биоцидный эффект биоцидный эффект биоцидный эффект микробостатический эффект микробостатический эффект нет эффекта (рост) нет эффекта (рост)

Ионное серебро с водой 8 мМ Ад -8мМ вода Ад-0,8 мМ Ад - 270 мкМ Ад - 80 мкМ Ад - 80 мкМ

Эффект: биоцидный эффект биоцидный эффект биоцидный эффект нет эффекта

Растворители: АОТ/из + вода АОТ/изоокган -0,15 М АОТ/изооктан -0,015 М АОТ/изооктан - 0,005 М АОТ/изооктан -1,5 мМ АОТ/изооктан- 0,15 мМ АОТ/изооктан -75 мкМ АОТ/изооктан - 15мкМ АОТ/изооктан -1,5 мкМ

Эффект: биоцидный эффект биоцидный эффект биоцидный эффект нет эффекта нет эффекта (рост) нет эффекта (рост) нет эффекта (рост)

изооктан Из/о- 9,4г/л (0,9%) Из/о- 3,2г/л (0,3%) - - - -

Эффект Нет эффекта Нет эффекта - - - - -

Степень ингибируюшего эффекта (торможение роста - полное подавление и гибель культуры) должна определяться числом клеток -мишеней, поэтому нами проверено влияние обеих форм серебра на развивающиеся культуры С иП/п на разных стадиях роста, и при различном содержании клеток Аналогично отмеченному выше, развитие дрожжей подавлялось под воздействием препарата наночастиц Ад на культуру в шнеиной фазе роста (ОПН,5 и 2,4) Однако, при увеличении численности клеток на стадии замедления роста рост-ингибирующий эффект препарата НЧ Ад был существенно слабее и носил скорее микробостатический характер более выраженный ионами Ад+

о

£10

ионное серебро

5в

контроль

3

4

кластерное ^серебро 5

время,I

а)

г

»» JMM » контроль

#

i У

/

t

t

кластерное серебро

ионное серебро

§ 2

1

о 40

2 время,t 3

4

5

б)

Рис. 10

Рост культуры C.utilis в контроле и после внесения кластерной и ионной форм серебра до конечной концентрации Ag - 8мкМ на начальной стадии роста - а) и на стадии развития клеток - (ОП исх= 1,5) б). Приведенная оптическая плотность соответствует значениям неразбавленных проб.

При исследовании непосредственного взаимодействия токсичных тяжелых металлов и клеток микроорганизмов остается неясным вопрос, в какой химической форме тот или иной металл (Ag) связывается с мишенями (белковыми и липидными компонентами биологических мембран) и проникает в клетку. Поэтому нами была исследована возможность биогенного перехода ионной формы Ag, вносимого в суспензию дрожжевых клеток Candida utilis, в форму кластерного серебра При просмотре под электронным микроскопом с рентгеновским микроанализатором (детектором) препаратов клеток C.utilis, приготовленных после 2-х кратной отмывки дрожжевых суспензий в деионизированной воде и прединкубирования в течение 1 ч в присутствии 45 мкМ AgNCh при t = 20° С, обнаружено наличие наночастиц (d~ 2 нм) во внеклеточном пространстве и на поверхности клеток (рис.11а). Внесение наночастиц серебра в суспензию дрожжевых клеток, как показано на рис. 116, приводит к разрушению поверхности мембран.

а)

б)

Рис. 11.

Фотография клетки Candida ulihs в присутствии ионов серебра (AgWhj - а), в присутствии НЧ Ag - б)

Таким образом, на основании анализа отечественных и зарубежных публикаций, посвященных взаимодействию ионов серебра с клетками про- и эукариотных микроорганизмов следует, что токсический эффект ионов серебра обусловлен его связыванием с мембранно-ассоциированными белками и липидной стромой мембран, вследствие чего происходит изменение трансмембранного потенциала и, в некоторых случаях, пробой клетки Другим результатом взаимодействия ионов серебра с микроорганизмами (при концентрациях Ag+ выше 45 мкМ) является образование наночастиц серебра, как вне клеток, так и в предплазматическом пространстве (у бактерий) или на поверхности клеточной стенки (у дрожжей)

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ 5 БИБЛИОТЕКА ^

09 Ш тег \

' " ■ -ft

В заключении кратко обобщаются полученные результаты и приводятся основные выводы работы:

■ методом радиационно-химического синтеза получены в обратных мицеллах стабильные наноразмерные частицы металлов Ад; Си; Си/Ад;

■ определены спектральные характеристики оптического поглощения обратно-мицеллярных растворов наночастиц металлов и установлена их высокая стабильность при длительном хранении в жидкой фазе;

■ исследована адсорбция/десорбция НЧ серебра на фильтровальных материалах (кварцевый песок, силикагель, активированный уголь, пористый полиэтилен) и показано, что наночастицы серебра прочно удерживаются на поверхности выбранных адсорбентов;

■ сравнительный анализ биологической активности по отношению к кишечной палочке и дрожжевым клеткам показал более высокую бактерицидную активность кластеров серебра в жидких пищевых средах по сравнению с ионами Ад+;

• показано, что кластеры серебра сохраняют высокую бактерицидную активность в адсорбированном состоянии на поверхности модифицированных материалов;

■ данные микробиологических исследований и электронной микроскопии позволили подтвердить вывод не только о более высокой бактерицидной активности кластеров серебра, но и о разном механизме действия кластеров серебра и ионов на клетки микроорганизмов,

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1) Баранова Е.К, Ревина A.A., Войно Л И., Горбатюк В И. Действие наночастиц серебра на клетки дрожжей и кишечной палочки (Е-соН).//Наночастицы в природе Технологии их создания в приложении к биологическим системам. Материалы 1-го Российского научно-методологического семинара. РАЕН. Москва 2003. С.53-60.

2) Баранова Е.К., Мулюкин А Л. Козлова А.Н., Ревина A.A., Эль-Регистан Г.И. Взаимодействие ионов и кластеров серебря в водных и водно-органических растворах с клетками CANDIDA UTILIS и SACCHAROMYCES CEREVlSlAE./ГНаукошкт технологии. 2005. Т.6. № 5. С.33-37.

3) Ревина А.А, Баранова Е.К., Мулюкин А.Л., Сорокин В В. "Некоторые особенности воздействия кластерного серебра на дрожжевые клетки Candida utilis // Электронный журнал "Исследовано в России". № 139. С. 1403-1409 2005 г.

4) Егорова Е.М, Ревина A.A., Румянцев Б.В., Баранова Е.К., Жабкина Т.Н Получение и антимикробные свойства водных дисперсий наночастиц серебра//Физикохимия ультрадисперсных наносистем. Тезисы. Сб. докл. VI Всероссийской межд конф - Томск. 2002 г - С 82.

5) Ревина А А., Баранова Е К Бактерицидные свойства стабильных наночастиц серебра//Микроэлементы. Эссенциальная и паллиативная роль в организме человека Тезисы Сб. докл IV Всероссийского конгресса «Профессия и здоровье». - Москва. 2005г. - С. 24.

6) Ревина А А , Баранова Е К Особенности действия на дрожжевые клетки ионов и нанокластеров серебра//Перспективы развития биотехнологий в России Тезисы. Сб. докл. II Международной научно-практической конференции - Пущино. 2005г.

Заказ № *_Объем пл._ Тираж 100 экз.

Издательский центр РХТУ им. Д.И. Менделеева

хоо<о А

»•З о 1 в

Список сокращений.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Значение достижений современной нанотехнологии.

1.2 Роль нанотехнологии в биотехнологии, медицине, сельском хозяйстве.

1.2.1 Синтез стабильных в жидкой фазе наночастиц металлов.

1.2.2 Создание нанокомпозитов с заданными свойствами.

1.3 Очистка сточных вод.

1.3.1 Существующие методы очистки. Достоинства и недостатки.

1.3.2 Важность обработки стоков, содержащих дрожжевые клетки.

1.4 Способы обеззараживания воды с использованием фильтров.

1.5 Роль ионов серебра.

1.5.1 Природное серебро.

1.5.2 Поступление серебра в подземные воды.

1.5.3 Влияние ионов серебра на качество воды.

1.5.4 Источники и пути поступления ионов серебра в организм человека.

1.5.5 Потенциальная опасность для здоровья.

1.5.6 Физиологическое значение.

1.5.7 Обработка питьевой воды с использованием ионов серебра (историческая справка).

1.5.8 Выводы.

1.6 Растворы коллоидного серебра.

1.6.1 Свойства, механизм действия и практическое применение коллоидного серебра.

1.6.2 Методы исследования коллоидного серебра.

1.6.3 Результаты исследования бактериальной активности коллоидного серебра.

1.6.4 Выводы по практическому использованию коллоидного серебра.

1.7 Применение фильтрующих материалов, модифицированных наночастицами серебра в пищевой промышленности.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

2.1 Материалы и объекты исследования.

2.1.1 Выбор метода синтеза стабильных наночастиц серебра в обратных мицеллах.

2.2 Методы исследования.

2.2.1 Спектрофотометрический анализ обратно-мицеллярных растворов наночастиц серебра.

2.2.2 Исследование природы и адсорбционных свойств наноразмерных частиц металлов с помощью ВЭЖХ и ТСХ.

2.2.3 Микробиологические методы.

2.2.4 Электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1 Результаты исследования природы и адсорбционных свойств наноразмерных частиц металлов с помощью ВЭЖХ и ТСХ.

3.2 Исследование процесса модифицирования фильтрующих материалов наночастицами серебра.

3.2.1 Синтез наночастиц серебра.

3.2.2 Модифицирование фильтровальных материалов наночастицами серебра.

3.2.3 Исследование процесса модифицирования фильтровальных материалов (кварцевого песка и БАУ).

3.2.4 Исследование процесса модифицирования фильтровальных материалов силикагелей и СКТ).

3.2.5 Изучение процесса адсорбции биметаллических наночастиц меди и серебра и наночастиц серебра на поверхности силикагеля и углеродных материалах.

3.2.6 Изучение процесса десорбции наночастиц серебра с поверхности силикагелей и активированного угля.

3.3 Параметры пористой структуры исходных и модифицированных серебром образцов силикагелей и активных углей.

3.3.1 Классификация пор по размерам: микро-, мезо- и макропоры.

3.3.2 Параметры пористой структуры данных образцов.

3.4 Оценка биоцидного и микробостатического действия наночастиц серебра.

3.5 Микробиологические исследования модифицированных фильтровальных материалов.

3.6 Адсорбционная способность наноразмерных кластеров серебра на пористом полиэтилене.

3.6.1 Действие наночастиц серебра на фильтровальных элементах из пористого полиэтилена на дрожжевые клетки.

3.6.2 Выводы о модифицированном 1111Э.

В современных производствах пищевой промышленности для очистки жидких субстанций широко используются мембранные процессы. Такая обработка дает возможность получать напитки повышенной стойкости и органолептических свойств. Однако недостатком мембранных технологий является необходимость регенерации или замены мембранных картриджей. Расширить возможности использования мембранных процессов фильтрации растворов, содержащих дрожжевые клетки, позволяет применение металлокерамических фильтров. Однако общим препятствием широкого использования фильтровальных элементов является их «микробное обрастание». Перспективным направлением в решении этой проблемы является использование достижений современной нанотехнологии в пищевой промышленности, биотехнологии, в медицине и сельском хозяйстве. Решение этих задач подразумевает не только разработку высокотехнологичных способов производства наноструктурных фильтрующих материалов с высокими каталитическими и бактерицидными свойствами, но и безусловную гарантию их безопасности.

На основе разработанного синтеза стабильных наночастиц (кластеров) металлов, (Ревина, 1998) и методов модифицирования ими различных материалов предложены различные фильтровальные элементы, содержащие кластеры серебра, для очистки питьевой воды от патогенных микроорганизмов (Ревина, Егорова, 2000). Микробиологические исследования, проведенные в Институте микробиологии РАН, в Институте пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности (ГУ ВНИИ ПБ и ВП), в Университете пищевых производств (МГУ 1111), показали, что бактерицидная активность наноструктурных кластеров серебра во много раз эффективнее ионов серебра как в жидких растворах, так и на поверхности различных материалов.

Однако в литературе слабо освещены вопросы, касающиеся действия ионов серебра на дрожжевые клетки и полностью отсутствуют результаты исследований механизма взаимодействия кластеров серебра с клетками кишечной палочки и других видов бактерий и микроорганизмов, включая непатогенные дрожжевые.

Использование наноразмерных кластеров серебра и фильтров с бактерицидными свойствами на их основе является актуальной задачей с практической точки зрения, а изучение механизма взаимодействия наноразмерных частиц металлов с различными микроорганизмами представляют теоретический интерес.

Основной целью работы являлась разработка физико-химических методов получения фильтровальных материалов, модифицированных наночастицами (кластерами) серебра и меди, а также изучение механизма бактерицидного действия ионов серебра и радиационно-генерированных наноструктурных металлических кластеров в пищевых средах. Для достижения поставленной цели необходимо было: выбрать условия и режим радиационно-химического синтеза наночастиц металлов (Ag; Си; Cu/Ag), ионы которых обладают антимикробным действием; изучить адсорбционные свойства наноструктурных частиц серебра и меди по отношению к материалам, используемым в пищевой промышленности (конструкционные и фильтровальные материалы); оценить десорбцию наночастиц при обработке поверхности фильтровальных углеродных, кремнеземсодержащих, полимерных материалов различными растворителями, включая воду; исследование микробиологической активности ионов и наночастиц серебра в жидких средах по отношению к различным видам дрожжевых культур (Saccharomyces carlsbergensis, Saccharomyces Bayanus, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces vini, Candida utilis) и к бактериям кишечной палочки Escherichia coli (Е. coli) и сравнение с активностью фильтровальных материалов, содержащих кластеры серебра, позволит оценить степень переноса функциональной активности наночастиц металлов из жидкой фазы нанокомпозитам.

Впервые проведенные физико-химические и микробиологические исследования действия наноструктурных кластеров серебра в растворах и в адсорбированном состоянии на дрожжевые клетки показали, что модифицированные наночастицами серебра и меди фильтрующие материалы обладают также высокой бактерицидной активностью по отношению к патогенным микроорганизмам и дрожжевым клеткам.

В работе проведен сравнительный анализ действия ионного и кластерного серебра в широком диапазоне концентраций на различные клетки дрожжевых культур, который показал, что кластерное серебро обладает более высокой бактерицидной активностью при одних и тех же концентрациях серебра.

Результаты, полученные с помощью методов спектрофотометрии, электронной микроскопии и рентгеновского микроанализа, позволили сделать вывод о различном механизме биологического действия ионов и кластеров серебра. Положительный бактерицидный и каталитический эффект по отношению к патогенным микроорганизмам, полученный ранее другими исследователями, подтвержден данными изучения действия наночастиц серебра на различные виды дрожжевых клеток.

Знание этого механизма позволит разработать модели процессов пастеризации при движении микроорганизмов вдоль пор, диаметр которых в несколько раз больше размера микроорганизма, сформулированы основные требования к устройству фильтрующей перегородки с наночастицами серебра на- поверхности рабочего слоя и внутри поры. Предполагается, что при фильтрации будут использованы керамические и металлокерамические мембраны нового поколения, отличающиеся практически неограниченной долговечностью, легко регенерируемые и обладающие намного большей производительностью по сравнению с используемыми в настоящее время мембранами.

Для фильтрующих насыпных материалов предлагается использовать кремнеземсодержащие нанокомпозиты, модифицированные наночастицами серебра и меди.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

4. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

В данной главе полученные результаты обобщены в форме основных выводов работы: методом радиационно-химического синтеза получены в обратных мицеллах стабильные наноразмерные частицы металлов Ag; Си; Cu/Ag; определены спектральные характеристики оптического поглощения обратно-мицеллярных растворов наночастиц металлов и установлена их высокая стабильность при длительном хранении в жидкой фазе; исследована адсорбция/десорбция НЧ серебра на фильтровальных материалах (кварцевый песок, силикагель, активированный уголь, пористый полиэтилен) и показано, что наночастицы серебра прочно удерживаются на поверхности выбранных адсорбентов; проведенные исследования адсорбции наночастиц серебра на кремнеземсодержащих материалах впервые позволили обнаружить влияние пористости/на характер и кинетику адсорбции; сравнительный анализ биологической активности по отношению к кишечной палочке и дрожжевым клеткам показал более высокую бактерицидную активность кластеров серебра в жидких пищевых средах по сравнению с ионами А показано, что кластеры серебра сохраняют высокую бактерицидную активность в адсорбированном состоянии на поверхности модифицированных материалов; данные микробиологических исследований и электронной микроскопии позволили подтвердить вывод не только о более высокой бактерицидной активности кластеров серебра, но и о разном механизме действия кластеров серебра и ионов на клетки микроорганизмов; полученные результаты позволяют предложить новые модифицированные материалы с высокой бактерицидной активностью для использования в биотехнологии, пищевой промышленности.

1. Ревииа А.А., Докучаев А.Г., Хайлова Е.Б., Тедорадзе М.Г. Оптические и электрические характеристики полимерных пленок, модифицированных наноструктурными агрегатами серебра // Химия высоких энергий. Радиационная химия. 2001. Т.35.№ 2.С. 96-100.

2. Ed. Jurgen Schulte Nanotechnology: Global Strategies, Industry Trends and Applications I I N.Y.: John Wiley and Sons, 2005. -194 p.

3. Kung Harold R, KungMayfair C. Nanotechnology: applications and potentials for heterogeneous catalysis/ Catalysis Today, 2004, v. 97, № 4, p. 219-224.

4. Pевина А.А., Егорова E.M. Стабильные металлические наночастицы в обратно-мицеллярных системах. Синтез, свойства и применение// Журнал физической химии. Т. 73. 1999. № 10. С. 1897 1904.

5. Ананян М.А. Прорыв в XXI век//Оборудование- рынок, предложения,цены. №1-2. С. 46. 1998. Приложение к журналу «Эксперт».

6. PitkethlyM. J. Nanomaterials the driving force/ Materials Today, 2004,v. 7, 12, sup. 1, p. 20-29.

7. Сергеев Г.Б. Нанохимия/ M.: Изд-во МГУ. 2003. С. 288.

8. Hochella M.F. Nanoscience and technology: the next revolution in the Earth sciences/ Earth and Planetary Science Letters, 2002, v. 203, № 2, p. 593 -605.

9. Klabunde K.J. Free Atoms, Clusters and Nanosized Particles. / San Diego: Academic Press, 1994, p. 311.

10. Messier R. W. Growth of a new discipline/ Materials Today, 2004, v.7, № 3, p. 44 47.

11. W.Poole Charles P., Owens Jr., Owens Frank J. Introduction to Nanotechnology/ N.Y.: John Wiley and Sons, 2003. 400 p.

12. Tanaka K. Nanotechnology towards the 21st Century/ Thin Solid Films, 1999, v. 341, №1-2, p. 120-125.

13. LakhlakiaA. The handbook of nanotechnology. Nanometer structures: theory, modeling and simulation/ SPIE Publications, 2004. 576 p.

14. Nanoscale Materials in Chemistry / Ed. K.J. Klabunde / N.Y.: John Willies and Sons Inc., 2001.-292 p.

15. Roco M.C. Nanotechnology: convergence with modem biology and medicine/ Current Opinion in Biotechnology, 2003, v. 14, № 3, p. 337-346.

16. Ghalanbor Z, Marashi S.-A., RanjbarB. Nanotechnology helps medicine; Nanoscale swimmers and their future applications/ Medical Hypotheses, 2005, v. 65, №1, p. 198-199. 148.

17. Silva G.A. Introduction to nanotechnology and its applications to medicine.

18. Surgical Neurology, 2004, v. 61, № 3, p. 216-220.

19. Zajtchuk Russ New technologies in medicine: biotechnology and nanotechnology/ Disease-a-Month, 1999, v. 45, № ll? p. 453.495.

20. Kung Harold H., KungMayfair C. Heterogeneous catalysis: what lies ahead in nanotechnology/ Applied Catalysis A: General, 2003, v. 246, № 2, p. 193-196.

21. Свидиненко Ю. Нанотехнологии в нашей жизни// Наука и жизнь. 2005.7. С. 2-6.

22. Ершов Б.Г. Наночастицы металлов в водных растворах: электронные, оптические и каталитические свойства// Российский химический журнал. 2001. Т. XLV. № 3. С. 20-30.

23. Orive G., Hernandez R.M., Gascon A.R., Dominguez-Gil A., Pedraz J.L. Drug delivery in biotechnology: present and future. Current Opinion in Biotechnology, 2003, v. 14, № 6, p. 659-664.

24. West J.L., Halas N. J. Applications of nanotechnology to biotechnology/ Current Opinion in Biotechnology, 2000, v. 11, № 2, p. 215-217.

25. Егорова Е.М., Ревина А.А., Ростовгцикова Т.Н., Киселева О.И. Бактерицидные и каталитические свойства стабильных металлических наночастиц в обратных мицеллах.//Вестн. моек. Университета. Сер.2. Химия. 2001. Т.42. №5. С.433-439.

26. Информационные материалы фирм «Sartorius» и «Ра11». Германия. 2000.

27. Бучаченко A.JI. Нанохимия прямой путь к высоким технологиям новоговека// «Успехи химии». 2003. № 72 (5). С. 419-437.

28. Athawale А.А., Bhagwat S.V., Katre P.P., Chandwadkar A.J.,

29. Karandicar P. Aniline as a stabilizer for metal nanoparticles// Materials Letters, 2003, v. 57, p. 3889-3894.

30. Caponetty E., Pedone L., ChilluraMartino D., Panto V., Liveri V.T.

31. Synthesis, size control, and passivation of CdS nanoparticles in water/AOT/nheptane microemulsions. Materials Science and Engineering, 2003, v. 23, p. 531-539.

32. Petit C, Lixon P., PileniM. P. In situ synthesis of silver nanocluster in AOT reverse micelles// J . Phys. Chem., 1993, v. 97, p. 12974.

33. ГОСТ 3351 74 Вода питьевая. Метод определения вкуса, запаха, цветности, мутности.

34. Mock J.J., Barbie М., Smith D.R., Schultz D.A., Schultz S. Shape effects inplasmon resonance of individual colloidal silver nanoparticles/ J. Chem. Physics, 2002, v. 116, № 15, p. 6755-6759.

35. Sealy C. Nanoparticles feel the strain/ Materials Today, 2004, v. 7, №10, p. 9.

36. Epuioe Б.Г. Наночастицы металлов в водных растворах: электронные, оптические и каталитические свойства// Российский химический журнал. 2001. Т. ХЬУ. № 3. С. 20-30.

37. А.А.Ревина, Е.М.Егорова, А.Д.Каратаева Взаимодействие природного пигмента кверцетина с наночастицами серебра в обратных мицеллах// Журнал физической химии. Т. 73. 1999. №10. С.1897-1904.

38. Ревина A.A. Радиационно-химические методы в нанотехнологии. Возможности и перспективы создания новых материалов. //Тезисы III Баховской конференции по радиационной химии. М.: 2000 С. 77.

39. Ревина A.A. Роль и возможности современной радиационной химии в нанотехнологии // Всероссийская конференция по прикладной химии высоких энергий. Москва. 2001. С. 57.

40. Малофеев В.М. Биотехнология и охрана окружающей среды: Учеб. пособие/ Под ред. Макарова И.П. Рос. ун-т дружбы народов М., 1998.

41. Ефимова М.В. Введение в прикладную биотехнологию/ Камчат. гос. техн.ун-т. Каф. технологии рыб. продуктов. Петропавловск-Камчатский КамчатГТУ, 2004.

42. Калюжный C.B., Данилович ДА., Ноэ/севникова А.Н. Анаэробная биологическая очистка сточных вод//Итоги науки и техники. Сер. Биотехнология/Под ред. С. Д. Варфоломеева. М:. ВИНИТИ, 1991.

43. Коуипси 1., Sevimli M.F., Ozturkl., Aydin A.F. Application of membrane andozonation technologies to remove color from agro-industry effluents//Wat.Sci.Technol.

44. Феоктистов В. И. Повышение эффективности процессов аэробной биологической очистки сточных вод на основе методов динамического моделирования. Автореф. дис. канд. техн. наук/ Моск. гос. ун-т прикл. биотехнологии М., 1998.

45. Калюжный C.B., Гладченко М.А., Старостина Е.А., Щербаков С.С., Кортхаут Д. Анаэробная обработка сточных вод в производстве хлебопекарных дрожжей/ЛТроизводство спирта и ликероводочных изделий. Москва. №3. 2003г. С. 16-19.

46. Кошель М.И., Шматко Т.Н., Каранов Ю.А., Заболотная Г.М., Гасюк C.B. Очистка сточных вод заводов, вырабатывающих хлебопекарные дрожжи. Сер.24. -М:. АгроНИИТЭИПП. 1992. Вып.З.

47. Inane В., Ciner F., Ozturk I. Color removal from fermentation industry effluents//Wat. Sei. Technol. 1999. V. 40. №1. P.331-338.

48. Томас Вайссер, M. В. Чеботаева. Очистка сточных вод на пивоваренныхзаводах// Пиво и напитки. №4. 2004. С.40.

49. Woynarowska В. Cisteni prumyslovych adpadnich vod v zavode navyroblihovin a drozdi Polmos v Jozefowe, PLR//Kvasny Promysl. 1987. V.33. N 12. Р/361-363.

50. Чабак А.Ф., Рузип М.Я. Фильтры и фильтрующие материалы // Сантехника. № 3. 2002.

51. СанПиН 2.1.4.559-96(1) «Питьевая вода. Гигиенические требования ккачеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения.1. Контроль качества».

52. ТИ 10-05031531-1924-98 «Технологическая инструкция по производству напитков брожения с повышенной стойкостью при хранении».

53. Беленький С.М., Лаврешкина ГЛ., Дульнева Т.Н. Технология обработкии розлива минеральных вод. М.: Агропромиздат. 1990.

54. ТИ 10-05031531-1933-98 «Технологическая инструкция по подготовке новых бутылок из полимерных материалов ПЭТФ, ПЭТ к наливу пива и других напитков брожения».

55. Потапченко Н.Г., Савлух О.С. Антимикробное действие электромагнитных излучений и обеззараживание воды.//Химия и технология воды.1990. Т.12. №10.С.Ю4.

56. Исаева B.C., Степанова Н.М. Обеззараживание воды ультрафиолетовым облучением при производстве напитков.//Пиво и напитки. №6. 2000. С.10.54. БСЭ, Т.23, С. 297-299.

57. БМЭ, 3-е изд-е, т.23, С. 190-192.56. "Руководство по контролю качества питьевой воды", т.1, стр.200, Из-во "Медицина", 1994г., по поручению Министерства Здравоохранения и Медицинской Промышленности РФ.

58. Кульский JI.A. «Серебряная вода и ее применение в водоснабжении, пищевой промышленности и в медицине» / Киев-Львов: Гостехиздат УССР. 1946.

59. Кульский Л.А., Савлук О.С. «Проблемы использования антимикробных свойств серебра в практике обеззараживания воды» / УкрНИИНТИ. Киев. 1968.

60. Кульский JIA. «Серебряная вода» / Киев Наукова думка 1981г.

61. Кульский JI.A. «Серебряная вода, ее свойства и применение» / Киев Наукова думка 1982г.

62. Nageli К. Neue Dtsch. Allg.Schweiz. Naturwiss., 1983, N 33.

63. Голубович В.Н., Ховрычев МЛ., Работпова И.Л. Микробиология, 1976, 45, №1, с.119-122.

64. Голубович В.Н. Ингибирующее действие серебра на Candida utilis. Автореф. канд.дис.М.,1975.

65. Приказ № 250 от 13 марта 1975г. "Об унификации методов определениячувствительности микроорганизмов к химиотерапевтическим препаратам".-Москва, 1975.

66. Colloidal silver. Коллоидное серебро. Проспект фирмы Эдвандс Лэбс Реддинг, США. 2003.

67. Красилъников А.П. Справочник по антисептике. Минск. - "Высшая школа".-1995.

68. Чеицова Д.В. Использование серебра в практической деятельности. -Запорожье, 2001г.

69. Чтения им. В.И. Вернадского 2002 г. //vemadsky.dnttm.ru/raboty2002/raboty/e2/w0219.htm

70. Peukert W. General concepts in nanoparticle technology and their possible implication on cultural science and philosophy/ Powder Technology, 2005, v. 158, №1, p.133-140.

71. Pileni M. P. Nanosized particles in colloidal assemblies / Langmuir, 1997, v. 13, p. 3266.

72. Shea С. M. Future management research directions in nanotechnology:

73. A case study/ J. Engineering and Technology Management, 2005, v. 22, № 3, p. 185-200.

74. Wolf E. L. Nanophysics and nanotechnology: an introduction to modem concepts in Nanoscience/N.Y.: John Wiley and Sons, 2004. 187 p.

75. Borisenko V. E., Ossicini S. What is what in the nanoworld: a handbook on nanoscience and nanotechnology/ Wiley, 2004, 347 p.

76. Помогайло А. Д. Полимер иммобилизованные наноразмерные и кластерные частицы металлов// «Успехи химии».0Т.66. № 8. 1997. С. 750-751.

77. Komiyama Н., YamaguchiY., NodaS: Structuring knowledge on nanomaterials processing. Chemical Engineering Science, 2004, v. 59, № 2223, p. 5085-5090. 153.

78. Тарковская И.А., Гоба B.E., Томашевская A.H., Ставицкая С.С. Углеродные сорбенты и их применение в промышленности. М.: Химия. 1983. С. 205-222.

79. Патент РФ № 13939. Фильтровальный материал для очистки жидких и газообразных веществ. Приоритет от 08.02.2000 г.

80. Докучаев А.Г., Мясоедова Т.Г., Ревина А.А. Изучение различных факторов на образование агрегатов серебра в обратных мицеллах под действием у-излучения // ХВЭ. 1997. Т.31. № 5. С.353 356.

81. Жабкина Т.Н., Кречетникова А.Н., Ревина А.А. Применение наночастицсеребра для модифицирования фильтрующих материалов// Производство спирта и ликероводочных изделий. № 1. 2005. С. 20-21.

82. Патент РФ № 2212268. Система модифицирования объектов наночастицами. Ревина А.А.

83. Robinson В.Н., Khan-Lodhi A.N., Towey Т. Microparticle synthesis and characterization in reverse micelles. In: Structure and Reactivity in Reverse Micelles / Ed. by M.-P. Pileni / Amsterdam: Elsevier, 1989. 199 p.

84. Egorova E.M., Revina A.A. Synthesis of metallic nanoparticles in reverse micelles in the presence of quercetin/ Colloids and Surfaces. A: Physicochemical and Engineering Aspects, 168 (2000), p. 87-96.

85. Егорова E.M., Ревина А.А. Оптические сволйства и размеры наночастицсеребра в мицеллярных растворах//Коллоидный журнал. 2002. Т. 64. № 3. С. 334-345.

86. Ревина А.А., Ларионов О.Г., Белякова Л.Д., Алексеев А.В. Возможности современной хроматографии в исследовании природы и адсорбционных свойств наноразмерных частиц металлов//Сорбционные и хроматографические процессы. Т. 4. Вып. 6. 2004. С. 689-699.

87. Помогайло А.Д., Розенберг А.С, Уфлянд И.Е. Наночастицы металлов в полимерах. М.: Химия. 2000. С. 672 .

88. Ершов Б.Г., Яната Э. Образование и реакции Со+ в водных растворах. Исследование методом импульсного радиолиза// Химия высоких энергий. 1999. Т. 33. №2. С. 89-93.

89. Ревина А А. Синтез и свойства стабильных наночастиц металлов // Материалы 1-го Российского научно-методологического семинара. «Наночастицы в природе. Технологии их создания в приложении к биологическим системам». РАЕН. Москва 2003. С.61-68.

90. Chalykh А.Е., Kolomiets L.N., Larionov O.G., Vinogradova N.I. Investigation of solid surfaces by high-performance liquid chromatography // ^Chromatography. 1992. V 592. Pp. 121-126.

91. Б.Б. Кудрявцев, A.E. Недачин, A.H. Данилов, Н.И. Оводенко, A.A. Ревина, Е.М.Егорова Лакокрасочные материалы и их применение. 2001. № 2-3. С. 3-7.

92. ChongK.P. Nanoscience and engineering in mechanics and materials/ J. Physics and Chemistry of Solids, 2004, v. 65, № 8-9, p. 1501-1506.

93. Dunkley Robert W.S. Nanotechnology: social consequences and futureimplications. Futures, 2004, v. 36, № 10, p. 1129-1132.

94. Read D., Stephan von Molnar Materials modification for novel application/

95. PhysicaB: Condensed Matter, 2002, v. 318, № 1, p. 113-118.

96. Mandal S., Phadtare S., Sastry M. Interfacing biology withnanoparticles/ Current Applied Physics, 2005, v. 5, № 2, p. 118-127.

97. Ed. A.S. Edelstain, K.C. Cammarata Nanomaterials: synthesis,properties and applicathions // Bristol: J.N. Arrowsmith Ltd., 1998. 461 p.

98. McFarland A.D., Van Duyne R.P. Single silver nanoparticles as realtime optical sensors with zeptomole sensitivity/ Nano Letters, 2003, v. 3, №8, p. 1057-1062.

99. Wood J. Enzymes make their mark. //Materials Today, 2004, v. 7, № 7-8. p.21.

100. Staikov G., JtittnerK., Lorenz W.J., Budevski E. Metal deposition in thenanometer range. Electrochimica Acta, 1994, v. 39, № 8-9, p. 1019-1029.

101. Park S.-J., Jang Y.-S. Preparation and characterization of activatedcarbon fibers supported with silver metal for antibacterial behavior/ J. Coll. Interf. Sci., 2003, v. 261, p. 238.

102. А.А. Ревина, Е.М.Егорова, Б.Б. Кудрявцев Возможности применения нанотехнологий в производстве лакокрасочных материалов и покрытий // Химическая промышленность. № 4. 2001. С. 28-32.

103. Патент РФ № 2135262 Способ модифицирования фильтровального элемента. 1999 г. Ревина А.А., ХаГшова Е.Б., Шубина A.M., Максимов В.А., Василъченко Л.М., Наумов Ю.В.

104. Свидетельство на полезную модель № 13949 Фильтровальные^териалы для очистки жидких и газообразных веществ. Ревина А.А., Егорова Е.М. 2000.

105. Adams F., Van Vaeck L., Barrett R. Advanced analytical techniques: platform for nano materials science/ Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, 2005, v. 60, № 1, p. 13-26.

106. Flores A.B., Robles L.A., Arias M.O., Ascencio J.A. Small metal nanoparticle recognition using digital image analysis and high resolution electron microscopy/ Micron, 2003, v, 34,№ 2, p. 109-118.

107. Meier J., Schiatz J., Liu P., Norskov J.K., Stimming U. Nano-scale effects in electrochemistry/ Chemical Physics Letters, 2004, v. 390, p. 440-444.

108. Бурачевский И.И. Повышение качества водочной продукции // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2001. № 1. С. 15 17.

109. Мухин В.П., Поляков В.А., Макеева А.Н., Шубина H.A. Новые активные угли для ликероводочного производстваШроизводство спирта и ликероводочных изделий. 2003. № 3. С. 36 37.

110. A.A. Лопаткин. Теоретические основы физической адсорбции. 1983.

111. A.A. Лопаткин. Методические разработки по теоретическим вопросам физической адсорбции. 1978.

112. Н. Н. Авнгуль, А. В. Киселёв, Д. П. Пошкус. Адсорбция газов и паров на однородных поверхностях. 1975.

113. Киселев A.B. Межмолекулярные взаимодействия в адсорбции и хроматографии. 1986.

114. Курс физической химии под редакцией Герасимова Я.И. Т. 1. гл. 16-19. 1973.

115. Сборник «Современные проблемы физической химии» под редакцией Колотыркина Я.М., статья Лопаткина А.А. 1987.

116. Карнаухов А.П. Адсорбция; текстура дисперсных и пористых материалов. 1999.

117. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. 1984.121 .Дубинин М.М. К проблеме поверхности и пористости адсорбентов // Изв. АН СССР, Сер. хим., 1974. № 5. С. 996.

118. IUPAC Manual of Symbols and Terminology, Appendix 2, Pt. 1, Colloid and Surface Chemistry. Pure Appl. Chem., 31, 578 (1972).

119. Brunauer S., in "Surface Area Determination", Proc. Int. Symp. 1969 (eds. D. M. Everett and R. M. Ottewill), p. 90, Butterworths, London, 1970.

120. Dubinin M. M., in "Characterisation of Porous Solids", Proc. Int. Symp. 1978 (eds. S. J. Gregg, K. S. W. Sing and H. F. Stoeckli), p. 1, Soc. Chem. Ind., London, 1979.

121. Dubinin М.М.П Chemistry and Physics of Carbon. Marcel Dekker. N.Y. 1966. V.2.P.51.

122. Dubinin M.M. Physical Adsorption of Gases and Vapors in Micropores // Progr. Surf. Membrane Sci. 1975. V. 7. P. 1.

123. Dubinin M.M. Microporous structures of carbonaceous adsorbents // Carbon. 1982. V. 20. №3. P. 195.

124. ВолощукА.М.Дубинин M.M. и др. //Изв. АН СССР, Сер. Хим., 1988.

125. С. 277^29. Волощук A.M. Дубинин М.М. и др. Пористая структура и химическое состояние поверхности углеродных адсорбентов // Изв. АН СССР, Сер. Хим., 1988.10. С. 2203.

126. Stoeckli Н. F., Rebstein P., BalleriniL. II Carbon. 1990. V. 27. № 6. P. 907.

127. Zhang, S. and Crow, S.A. Jr. Toxic Effects of Ag(I) and Hg(II) on Candida albicans and C. maltosa: a Flow Cytometric Evaluation. Applied and Environmental Microbiology, 2001, Vol. 67, No. 9 pp. 4030-4035.

128. T.Klaus, RJoerger, E.Olsson, C-G. Grangvist. Silver-based crystalline nanoparticles, microbially fabricated.// PNAS. 1999. V. 96. №24. P.13611-13614.

129. Dibrov, P., Dzioba, J., Gosink, K.K., and Ease, C.C. Chemiosmotic Mechanism of Antimicrobial Activity of Ag+ in Vibrio cholerae. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 2002, Vol. 46, No. 8, pp. 2668 -2670.

130. Кореневский A.A., Сорокин В.В., Каравайко Г.И. Взаимодействие ионов серебра с клетками Candida utilis // Микробиология. Вып. 6. 1993. Т.62. С. 1085-1092.