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 другого.
Мировая наука относительно недавно заинтересовалась возможностью введения порфиринов в эпоксидные материалы. В данной работе впервые изучена растворимость порфиринов в олигомерах, их совместимость с эпокси-аминной композицией, влияние полимерной матрицы на фотостабильность и биологическую активность порфиринов. Понимание влияния этих факторов необходимо для создания эффективных биоцидных покрытий на основе эпокси-аминных 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, причем 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 твердую матрицу снижает его способность генерировать активные формы кислорода. Проведенные авторами спектральные исследования показали, что порфирины в эпокси-аминной матрице под действием света не подверглись структурным изменениям, а также сохранили свои фотофизические свойства и бактерицидную активность.
Анастасия Цыклинская, участник исследовательской группы, отметила широкое применение эпоксидных покрытий в различных отраслях. По её словам, материалы на основе эпоксидных олигомеров обладают отличными адгезивными свойствами по отношению к разным поверхностям, демонстрируют стойкость к температурным и механическим воздействиям, а также характеризуются высокой химической устойчивостью, что делает их эффективными защитными покрытиями.
Вместе с тем, существует проблема образования патогенных бактериальных биопленок на поверхности эпоксидных покрытий, приводящая к их разрушению. Бактерии способны закрепляться на поверхности эпоксидных покрытий, образуя патогенные биопленки. Для решения этой проблемы учёные ищут способы повышения биоцидной активности таких материалов.
«В нашем исследовании мы решили включить в полимер биоцидный модификатор, который будет химически разрушать бактериальную мембрану и не даст формироваться бактериальной пленке. В качестве перспективного кандидата на роль такого модификатора рассматриваются порфирины и их производные», – рассказала Анастасия Цыклинская.
Исследования показали, что эпоксидное покрытие, модифицированное порфирином, обладает выраженным бактериостатическим эффектом, что свидетельствует о его потенциальной практической применимости.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации.
По материалам: Biocidal polymer coatings based on porphyrin- modified epoxy-amine networks. A.M. Tsyklinskaya, D.A. Polivanovskaia, N.E. Grammatikova, E.S. Zhavoronok, K.P. Birin, I.N. Senchikhin. Reactive and Functional Polymers, Volume 205, December 2024, 106099. DOI: 10.1016/j.reactfunctpolym.2024.106099
В других источниках:
Новости РАН 28/01/2025
Информационное агентство ТАСС. Наука 28/01/2025
Научно-информационный портал «Поиск» 28/01/2025
www1.ru - «Первый технический» 28/01/2025
Платформа для публикации пользовательского контента IXBT Live 29/01/2025