Нановода убивает бактерии

Конечно, деньги, престиж или тщеславие вполне могут быть тем побудительным мотивом, которым руководствуется тот или иной исследователь в своей работе, но в большинстве случаев учеными движет все же научная любознательность, чтобы не сказать - банальное любопытство.

Во всяком случае, именно любопытство побудило американского физика, профессора Гарвардского университета Филипа Демокриту (Philip Demokritou) и его коллег обратиться к изучению мелкодисперсной воды: "Мы знаем, что любое вещество, измельченное до размера наночастиц, обретает весьма необычные свойства - и физические, и химические, и биологические, - говорит ученый. - Однако до сих пор все такого рода эксперименты ограничивались твердыми материалами. Мы же решили посмотреть, как поведут себя нанокапельки воды".

Электроспрей распыляет воду

Для получения взвешенных в воздухе нанокапелек воды гарвардские исследователи воспользовались электроспреем. Электроспрей - это метод ионизации жидких веществ распылением в электрическом поле, широко применяемый в современной масс-спектрометрии. Метод позволяет получать электрически заряженные капельки правильной формы и практически одного размера. Профессор Демокриту сумел распылить воду до капель диаметром 25 нанометров, что в тысячу раз меньше диаметра человеческого волоса.

Тем не менее, полученный аэрозоль оказался на удивление стабильным, говорит ученый: "Мы обнаружили, например, что электрический заряд повышает поверхностное натяжение капли, и процесс ее испарения замедляется. В результате эти искусственно полученные водяные наноструктуры способны долгое время парить в воздухе, хотя обычно капли воды такого размера испаряются мгновенно, за доли секунды".

Высокая стабильность наноаэрозоля

В экспериментах гарвардских ученых нанокапли воды, полученные методом электроспрея, сохранялись в воздухе во взвешенном состоянии от трех до четырех часов. Причем содержали они не только молекулы Н20, поясняет профессор Демокриту: "Электроспрей приводит к расщеплению молекул воды, в результате чего образуются гидроксильные и супероксидные радикалы, то есть реактивные формы кислорода. Эти ионы как бы заключены в каплях воды диаметром 25 нанометров".

Наличие радикалов кислорода с исключительно высокой реактивностью дало ученому основание назвать полученные им капельки нанобомбами, поскольку они оказались на редкость эффективным дезинфицирующим средством. При контакте взвешенных в воздухе нанокапель воды с бактериями кислородные радикалы разрушают мембраны бактериальных клеток, и бактерии гибнут.

Эффективность, безопасность и экологичность нановоды

Это открывает перспективу совершенно неожиданного применения нанокапель воды. "Их можно использовать, например, для дезинфекции воздуха - и таким образом поддерживать стерильность свежих сельскохозяйственных продуктов, - указывает исследователь. - Или, скажем, нановодой можно дезинфицировать раны. Этот простой и не связанный с применением химических веществ метод обеззараживания может стать чрезвычайно эффективным средством борьбы с инфекционными заболеваниями".

Правда, тут возникает один немаловажный вопрос: безопасна ли нановода для здоровья человека? Ведь все прочие наночастицы, если попадают с вдыхаемым воздухом в легкие, вызывают воспалительные реакции или повреждения тканей вплоть до злокачественных новообразований. Профессор Демокриту выполнил ряд токсикологических исследований на мышах и, к собственному удивлению, не обнаружил никаких тревожных признаков.

Ученый объясняет это так: "Наши легкие покрыты изнутри тонким слоем слизи. Эпителиальные клетки легочной ткани расположены под этим слизистым слоем. Нанокапельки воды, попав на это водянистое покрытие, тотчас нейтрализуются и растворяются. То есть они вообще не вступают в контакт с эпителиальными клетками, а потому не могут причинить легочной ткани ущерба, как это происходит в случае других наночастиц".

О практическом применении речь пока не идет

Итак, получается, что нановода - эффективное и безопасное для человека бактерицидное средство, к тому же не оставляющее после себя продуктов распада. Звучит впечатляюще. Но о практическом применении нановоды речь все же пока не идет, говорит профессор Демокриту: "Мы хотели бы собрать больше информации о возможных негативных воздействиях на здоровье. Хотя результаты первых токсикологических ингаляционных экспериментов на мышах выглядят многообещающе, мы должны изучить и возможные долговременные воздействия".

Если при этом никаких проблем не возникнет, тогда можно будет вести речь и о практическом использовании нановоды. Некоторые из идей ученого выглядят сегодня совершенной фантастикой: например, подключаемое к USB-разъему компьютера миниатюрное устройство для распыления воды в электрическом поле. Такое устройство позволит создать вокруг рабочего места невидимую защитную оболочку, своего рода экран, отражающий с помощью нанобомб угрозу бактериальных инфекций.