Эпоксиаминное покрытие с включением порфиринов демонстрирует биоцидные свойства

Сотрудники Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН совместно с коллегами из Российского технического университета МИРЭА и Научно-исследовательского института по изысканию новых антибиотиков им. Г.Ф. Гаузе впервые получили модифицированные порфиринами эпоксиаминные полимерные покрытия, которые продемонстрировали биоцидную активность против золотистого стафилококка. Антибактериальная активность готовых покрытий проявилась при добавлении всего 0,002 массовых процентов порфирина.

Порфирины являются эффективными фотосенсибилизаторами, которые при облучении светом способны к генерации активных форм кислорода. Последние, в свою очередь, являются сильными окислителями; они воздействуют на аминокислоты, полисахариды, липиды и другие компоненты бактериальной мембраны и тем самым разрушают её. Этот эффект используют в фотодинамической терапии бактериальных инфекций, а также для получения биологически активных волокон, антимикробной хлопчатобумажной ткани, материалов для водоочистки и др.

Мировая наука относительно недавно заинтересовалась возможностью введения порфиринов в эпоксидные материалы. В данной работе впервые изучена растворимость порфиринов в олигомерах, их совместимость с эпоксиаминной композицией, влияние полимерной матрицы на фотостабильность и биологическую активность порфиринов. Понимание влияния этих факторов необходимо для создания эффективных биоцидных покрытий на основе эпоксиаминных систем.

Исследователи предложили оригинальный метод получения полимерных покрытий с использованием общего растворителя — хлороформа. Раствор порфирина в нём смешивали с олигоаминным отвердителем, куда затем был добавлен эпоксидный олигомер. Отверждение происходило благодаря взаимодействию эпоксидных групп с аминогруппами отвердителя, причём наличие малых количеств порфирина не влияло на закономерности этого процесса.

Одной из ключевых характеристик фотосенсибилизатора является его фотостабильность. Известно, что при длительном облучении фоточувствительные вещества могут разлагаться и терять свою фотосенсибилизирующую активность. Также известно, что включение фотосенсибилизатора в твёрдую матрицу снижает его способность генерировать активные формы кислорода. Проведённые авторами спектральные исследования показали, что порфирины в эпоксиаминной матрице под действием света не подверглись структурным изменениям, а также сохранили свои фотофизические свойства и бактерицидную активность.

«Эпоксидные покрытия используются в самых разных областях, — сказала одна из авторов работы Анастасия Михайловна Цыклинская. — Материалы на основе эпоксидных олигомеров демонстрируют прекрасную адгезию к различным поверхностям, устойчивы к температурным и механическим воздействиям, имеют высокую химическую стойкость. Поэтому из них получаются прекрасные защитные покрытия. Однако бактерии способны закрепляться на поверхности эпоксидных покрытий, образуя патогенные биоплёнки и способствуя разрушению покрытия. Поэтому учёные ищут пути повышения биоцидной активности таких материалов. В своей работе мы решили включить в полимер биоцидный модификатор, который будет химически разрушать бактериальную мембрану и не даст формироваться бактериальной плёнке. Порфирины и их производные — перспективные кандидаты на роль таких модификаторов. Эпоксидное покрытие, модифицированное порфирином, продемонстрировало выраженный бактериостатический эффект и, следовательно, может найти практическое применение».

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства высшего образования и науки Российской Федерации. Результаты опубликованы в журнале Reactive and Functional Polymers.

Источник: пресс-служба ИФХЭ РАН.