Институтът по катализа към Руската академия на науките (ИК РАН) съвместно с Новосибирския държавен университет (НДУ) съобщиха за развитието на тъкани, способни да се самоочистват от бактерии и вирусни частици под въздействието на ултравиолетовото лъчение и слънчевата светлина.

Тъкани с такива свойства ще бъдат полезни при производството на медицинско облекло и маски от тях в контекста на пандемията на коронавируса. Главният изследовател на ИК РАН и директор на Института по химични технологии към НДУ докторът на химическите науки Денис Козлов разказва в интервю за тайните на тъканта и перспективите пред нея.

- Започнахте разработването на фотоактивни самоочистващи се тъкани много преди коронавируса, разкажете ни как започна всичко и какви проблеми се опитахте да решите с тях?

- Задачите за създаване на нови материали с нови свойства се появяват много често. Например, нашата лаборатория от много години изследва и разработва фотокаталитични материали за пречистване на вода и въздух.

А преди няколко години се появи идеята да създадем тъкани, които имат свойството да се самоочистват от органични субстрати, бактерии и вируси, които попадат върху тях. Знаехме, че на повърхността на полупроводниковите фотокатализатори всичко това се случва.

Въпросът беше как да се фиксират частиците на фотокатализатора върху тъканта, така че те да запазят свойствата си, а самата тъкан например да може лесно да се пере многократно.

От около 2010 г. ние започнахме да разбираме, че е необходимо да се създават композитни материали, които да комбинират различни свойства. Но не е лесно да приложат фотокатализаторите върху тъканите и ние започнахме да създаваме специални защитни слоеве, така че тъканта да запази свойствата си и катализаторът да може да работи като катализатор.

И докато се справяхме с всичко това, се появи коронавирусът, от който всички не сме очаровани. Оказа се обаче, че материалът, който разработвахме, ни позволява да се борим с този бич.

- За какъв вид очистване става дума и как това се случва? 

- Говорим за химични реакции. Активното вещество е титанов диоксид, което поставяме върху тъканта и това са малки частици с размер няколко нанометра.

Химически те се свързат с повърхността на влакната. Под въздействието на светлината диоксидът придобива уникални окислителни свойства, в резултат на което разгражда всякакви органични субстрати на повърхността си.

Това могат да бъдат прости молекули като сероводород, азотни оксиди, но може да има и сложни органични молекули - алдехиди, алкохоли, меркаптани и други замърсители на водата и въздуха. Или дори много големи молекули - липиди и ДНК.

Последните се включват в структурите на вирусите, бактериите и гъбите, и затова, когато те излязат на повърхността на титановия диоксид, липидната мембрана на бактериите се унищожава или ДНК се унищожава, което води до инактивирането на вируси и бактерии.

- Но няма да работи без слънчева светлина?

- Да, но в последните ни експерименти разработихме модификация на титанов диоксид, така че да работи под въздействието на слънчева светлина и дори видима светлина от, да речем, флуоресцентни лампи. Но без никаква светлина, на тъмно, той няма да работи.

- Материалът вече готов ли е и може ли да се докосне с ръце?

- Да, готов е, не се различава от обикновената материя и това беше нашата задача. Направихме 20 квадратни метра плат за тестване, направихме тестови медицински халати от него, които могат да бъдат изпратени за сертифициране.

- Какво показаха тестовете?

- Ефектът от самоочистването и дезинфекцията е потвърден от нас многократно при експерименти в сериозни биологични институти на РАН. При тестовете се взема обикновена тъкан и от тази, която е модифицирана от нас, и върху тяхната повърхност се нанасят вируси или бактерии. Излагаме ги на видима или ултравиолетова светлина и сравняваме ефектите.

Използвайки грипен вирус, се оказа, че върху модифицираната тъкан за 20 минути се проявява такова свойство като заразност, т.е. способността да се заразите при контакта със замърсния материал, но след това тя изчезна напълно. Немодифицираната тъкан остава заразна дори един час след прилагането на вирусната суспензия.

- Защо титаниевият диоксид остава върху тъканта по време на пране?

- Това е химично решение, уникална технология, която сме разработили. Чрез химическо свързване на титанов диоксид към повърхността на влакната, всяка частица се прикрепва към тъканта.

Подробностите на това решение са търговска тайна. Дори инсталирахме пералня в нашата лаборатория и изпрахме тази тъкан много пъти, като проверявахме нейната активност след всеки цикъл на пране. В момента след измиване 10 пъти нейната активност не намалява.

Позиционираме тази тъкан повече в производството на облекло за медицинския персонал или дори за  интериор, например завеси. За маските също е възможно използването й, но има и въпроси - външната повърхност е подложена на радиация, а вътрешната натрупва продуктите от човешкото дишане.

- Какво можете да кажете за цената?

- Мисля, че ще е евтин плат. Най-малкото ще работим, за да гарантираме, че цената му няма да надвишава обичайната цена за подобна материя с повече от 50%. Тук всичко ще зависи от внедряването и производствените разходи.

Нашият дългогодишен партньор, московската компания "Аеролайф", помага при внедряването на разработката. Сключваме споразумение чрез НДУ и те ще произвеждат всички продукти от нашите тъкани.

- Някой прояви ли интерес към тези платове?

- Министерството на промишлеността и търговията прояви интерес, но както винаги има проблем с финансирането. Сега работим с организации на Министерството на здравеопазването и Роспотребнадзор по въпросите на сертифицирането.