Новости химической науки > Чайно-кофейный налет для создания антибактериальной пленки

Американские исследователи обнаружили простой способ для создания покрытия с антибактериальными и антиоксидантными свойствами, такое покрытие можно получить, используя полифенолы, содержащиеся в зеленом чае, красном вине и какао.

Подход, идею которого дала природа, может оказаться полезным для многих практических приложений, включая создание антибактериальных покрытий для медицинских инструментов и имплантантов, упаковки для пищевых продуктов и полуфабрикатов, а также мембран для очистки воды.

Полифенолы – клейкие молекулы биологического происхождения. Они ответственны за природный адгезив, обнаруженный в организме двустворчатых моллюсков, в растениях они обеспечивают механическую прочность их структурного каркаса, а также защиту от бактерий, ультрафиолетового излучения и окислительного воздействия.

Полифенольные покрытия растительного происхождения создавались и ранее, но их получение проходило в несколько этапов, и для этого требовались дорогие исходные вещества. Кроме того, часто происходило изменение цвета основообразующего субстрата, что является нежелательным для производителей, заботящихся об эстетических свойствах своей продукции.

Группой исследователей под руководством Филиппа Мессерсмита (Phillip Messersmith) из Северо-западного университета в Эванстоне в штате Иллинойс обнаружено, что если растворить порошок полифенола в воде и добавить соль к полученному раствору, можно добиться образования бесцветных тонких покрытий с антибактериальными и антиоксидантными свойствами. Более того, такие покрытия легко наносятся на различные субстраты, включая такие гидрофобные материалы, как тефлон.

Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52, 1 (DOI: 10.1002/anie.201304922)

В лаборатории Мессерсмита уже в течение многих лет ведется работа над созданием новых материалов и покрытий, исходной идеей для которых послужили клейкие белки мидий. Исследователи предположили, что химическое сходство между белками и полифенолами можно использовать в своих интересах

Группа исследователей впервые попробовала создание покрытий, используя водные растворы полифенолов, извлеченных из зеленого чая, бобов какао, темного шоколада и красного вина. Мессерсмит объясняет, что простые эксперименты, выполненные на кухне, показали, что вышеперечисленные экстракты оседают в виде тонкого, незаметного покрытия на поверхности емкостей, например таких как, чайная кружка или бокал вина.

Затем исследователи из группы Мессерсмита продемонстрировали, что аналогичное покрытие можно получить, используя очищенные полифенолами растительного происхождения. В итоге, исследователи решили сосредоточить свое внимание на пирогаллоле и танине, поскольку эти вещества являются чрезвычайно эффективными, широко доступными и недорогими исходными реагентами для получения покрытий. Мессерсмит поясняет, что сам по себе метод прост – необходимо растворить танин в воде, добавить соль, довести pH до слабощелочной реакции и внести объект, на который предполагается нанести покрытие, в полученный раствор на время, составляющее от нескольких минут до нескольких часов, после чего необходимо промыть объект водой.

Мессерсмит говорит, что удивительной находкой было то, что соль является ключевым ингредиентом. В отсутствии соли покрытию образоваться трудно. Роль соли в этом процессе пока остается загадкой, но Мессерсмит предполагает, что эффект соли может быть связан с электростатическими взаимодействиями или экранировании заряда.

Блокирование активного кислорода, антибактериальные свойства и, конечно же, совместимость и, можно сказать, съедобность этих покрытий являются многообещающими факторами для практического применения таких покрытий в медицине и пищевой индустрии, считает эксперт в области биотехнологической химии Рейн Улиджн.

Улиджн добавляет, что этот метод также может найти свой путь в биоматериалах, биоинтерфейсах и в бионано-лабораториях, где требуются мягкие методы функционализации поверхности для иммобилизации биологически активных молекул.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52, 1 (DOI: 10.1002/anie.201304922)

метки статьи: #биохимия, #новые материалы, #химия поверхности, #химия полимеров