Проекты

Получение антибактериального композита на основе нанотрубок галлуазита

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Прикладная химия, физическая химия» среди работ учащихся 7−9 классов

Направление работы: Инженеры
Авторы работы: МБОУ СОШ № 8
Предметы: Химия
Классы: 9 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

В наше время инфекционные заболевания представляют актуальную проблему человечества в целом и современной медицины в частности. Инфекции являются одной из ведущих причин смерти. Особенно сейчас, в эпоху пандемии, антибактериальные поверхности и ткани, антисептические средства как никогда кстати. И не только для медицинских учреждений, но и для общественных мест и учреждений в сфере обслуживания. Поэтому мы поставили перед собой цель разработать антибактериальный композит, который мог бы стать впоследствии частью защитного покрытия.

Цель

Получить антибактериальный композит на основе алюмосиликата галлуазита (основы для антибактериального покрытия).

Задачи

  1. Изучить научную литературу по алюмосиликату галлуазиту.
  2. Подобрать подходящий биоцид.
  3. Исследовать антибактериальные свойства полученного композита.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Оборудование

  • Магнитная мешалка
  • Магнитный якорь
  • Технические весы
  • Аналитические весы
  • Сушильный шкаф
  • Автоматический дозатор 10–100 мкл
  • Мини-центрифуга

Реактивы

  • Стериллиум
  • Хлорфиллипт
  • Галлуазит (Sigma Aldrich)

Посуда

  • Пенициллинки по 10 мл
  • Мерные колбы

Описание

Автором были подобраны биоциды, изучена литература про галлуазит, получен антибактериальный композит на основе алюмосиликата галлуазита.

Этапы

Первый этап. Выбор биоцида

У авторов был выбор между двумя образцами: стериллиумом  и хлорфиллиптом. Оба варианта биоцида можно с лёгкостью приобрести в любой аптеке.

Второй этап. Капсулирование выбранных биоцидов в галлуазит

Капсулирование осуществлялось следующим образом. 0,1 грамма галлуазита выдерживали в 10 мл раствора стериллиума/ хлорфиллипта в течение двух часов под действием магнитного перемешивания. Затем полученная суспензия центрифугировалась при 8000 g в течение двух минут. Супернатант удалялся, осадок сушился в сушильном шкафу при 70 °С.  

Капсулирование в нанотрубки галлуазита этих биоцидов проводится с целью получения композита с пролонгированным антибактериальным действием. Предполагается, что композит будет работать за счёт адсорбции влаги из воздуха на композите. Влага будет способствовать высвобождению капсулированного биоцида в водную среду, тем самым будет обеспечиваться антибактериальное действие композита.

Третий этап. Исследование антибактериальной активности

Антибактериальное действие полученных композитов на основе нанотрубок галлуазита и биоцидов изучалось в отношении двух штаммов – Staphylococcus aureus (грам+) и Escherichia coli (грам-), на качественном уровне установлено, что композиты обладают бактерицидным действием на низких концентрациях (5 мг в мл; 2 мг в мл).

Исследование антибактериальной активности композитов проверялось в лаборатории, количественный и качественный анализы были выполнены автором и научным руководителем.

Результаты работы/выводы

Были подобраны биоциды, изучена литература про галлуазит, получен антибактериальный композит на основе алюмосиликата галлуазита.

Перспективы использования результатов работы

Полученный композит может служить основой для антибактериального покрытия в промышленных масштабах. В отличие от уже существующих дорогостоящих покрытий галлуазитовое покрытие в разы дешевле и имеет пролонгированное высвобождение биоцида из нанотрубок, значит, его можно использовать в общественных местах и т.д., а не только в частных медицинских клиниках.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Детский технопарк «Альтаир» РТУ МИРЭА в кластере лабораторий «Биохимические и химические технологии»

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)

XVIII региональная научно-исследовательская конференция ассоциированных школ ЮНЕСКО «Дети исследуют мир» –­ победитель.

Открытая научно-практическая конференция «Дети-творцы XXI века» при МГТУ им. Н.Э. Баумана и «Школе на Яузе» –­ победитель.

Открытая городская научно-практическая конференция «Курчатовский проект» – диплом­ лауреата I степени.

Областные/школьные фестивали и конференции ­– победитель.

Мнение автора о своей работе, проекте «Инженерный класс в московской школе», конференции «Инженеры будущего», пожелания

«Я считаю, что проект удался, сам процесс создания проекта был очень интересным и познавательным: чтобы получить доступ к лаборатории технопарка, наша группа проходила 3–4-месячный курс по коллоидной химии.

Сам процесс защиты работы доставляет немалое удовольствие. Организация конференций проходит на высшем уровне. Это вдохновляет»