Обнаруженный в результате случайности в 1980-х годах «черный» кремний является материалом, поверхность которого усеяна густым «лесом» наноразмерных шиповидных структур с острыми гранями. Помимо того, что такая структура поверхности наделяет этот материал крайне слабым значением коэффициента отражения света и делает его водоотталкивающим, при физическом контакте с такой поверхностью разрушаются и погибают бактерии и другие микроорганизмы достаточно из широкого ряда их видов. Это свойство «черного» кремния позволит его использовать для изготовления высокоэффективных антибактериальных средств и для покрытия поверхностей любой медицинской техники, инструментов и другого оборудования.

Структура поверхности, наблюдаемая у «черного» кремния, представляет собой достаточно распространенное явление в живой природе.

Исследователи из Технологического института Свинбурна (Swinburne Institute of Technology), Австралия, возглавляемые профессорами Еленой Ивановой (Elena Ivanova) и Расселом Кроуфордом (Russell Crawford), выяснили, что крылья насекомого вида Psaltoda claripennis имеют подобную поверхность, которая «кромсает на мелкие части» определенные виды бактерий, имеющих удлиненную цилиндрическую форму.

Такая находка побудила ученых исследовать других насекомых, поверхность крыльев которых также имеет сложную форму, состоящую из мелких шипов. Эти исследования показали, что крылья стрекоз вида Diplacodes bipunctata являются еще более смертельными, убивая бактерии, имеющие цилиндрическую и сферическую формы.

«Такая структура поверхности имеет антибактериальные свойства только за счет механического воздействия при физическом контакте микроорганизма с поверхностью, эти свойства совершенно не связаны с химическим составом материала поверхности» – рассказывает профессор Кроуфорд.

Рис. 1.

Сейчас исследователи разрабатывают технологию, применение которой позволит создать на поверхности кремния или другого материала шиповидные структуры, максимально приближенные по форме к шипам на поверхности крыльев стрекоз Diplacodes bipunctata, что позволит получить поверхность с невероятно сильным антибактериальным действием.

«Сейчас мы уже можем создавать поверхности, которые оказывают высокоэффективное воздействие на широкий ряд видов бактерий, среди которого находятся смертельные штаммы бактерий Staphylococcus aureus, эндоспор и других микроорганизмов, которые погибают при разрушении их внешней оболочки» – объясняет профессор Иванова, – «Результаты наших исследований показали, что каждый квадратный сантиметр такой поверхности способен "умертвить» до 450 тысяч микроорганизмов каждую минуту при условии их достаточной концентрации в районе поверхности".

«Такие потрясающие свойства нового материала могут быть использованы при создании антибактериальных наноматериалов следующих поколений, которыми можно будет покрывать поверхности медицинских имплантатов, инструментов и оборудования, делая все это более безопасным, как для пациентов, так и для персонала, работающего в инфекционных отделениях медицинских учреждений».

Рис. 2.

Сейчас исследователи разрабатывают технологию, применение которой позволит создать на поверхности кремния или другого материала шиповидные структуры, максимально приближенные по форме к шипам на поверхности крыльев стрекоз Diplacodes bipunctata, что позволит получить поверхность с невероятно сильным антибактериальным действием.

«Сейчас мы уже можем создавать поверхности, которые оказывают высокоэффективное воздействие на широкий ряд видов бактерий, среди которого находятся смертельные штаммы бактерий Staphylococcus aureus, эндоспор и других микроорганизмов, которые погибают при разрушении их внешней оболочки» – объясняет профессор Иванова, – «Результаты наших исследований показали, что каждый квадратный сантиметр такой поверхности способен "умертвить» до 450 тысяч микроорганизмов каждую минуту при условии их достаточной концентрации в районе поверхности".

«Такие потрясающие свойства нового материала могут быть использованы при создании антибактериальных наноматериалов следующих поколений, которыми можно будет покрывать поверхности медицинских имплантатов, инструментов и оборудования, делая все это более безопасным, как для пациентов, так и для персонала, работающего в инфекционных отделениях медицинских учреждений».