Исследователи Национального исследовательского технологического университета (НИТУ) «МИСиС» путем химического синтеза и последующего модифицирования наночастиц оксида цинка получили универсальный защитный фильтр против ультрафиолетового излучения. Универсальность фильтра в том, что его можно использовать как в полимерной промышленности, так и в косметологии, а особенность в том, что фильтр удалось сделать прозрачным, а не белым. Результаты исследований были опубликованы в журналах Current Nanoscience и Journal of Alloys and Compounds, получен российский патент.
Кандидат химических наук С.И. Сенатова измеряет величину дзета-потенциала наночастиц оксида цинка в растворе.
Почти каждый человек «обгорал» на солнце. Причиной подобных ожогов является воздействие на кожу ультрафиолетового излучения. Наиболее опасным с точки зрения интенсивности воздействия считается УФ-излучение типа В диапазоном от 305 до 320 нм. В больших количествах ультрафиолетовое излучение также может приводить к мутациям, которые вызывают меланому (рак кожи) и преждевременное старение кожных клеток. Кроме того, ультрафиолетовое излучение разрушает многие полимеры (органическое стекло, полиэтилен, полипропилен и т.д.), это явление известно как «ультрафиолетовое старение».
Для защиты от вредного и разрушительного действия УФ-излучения во всем мире широко применяются различные фильтры (присадки, добавляемые в полимерные композиции и солнцезащитные кремы). В качестве фильтров широко используются оксиды металлов (например, диоксид титана или оксид цинка). Но ряд исследователей утверждают, что наночастицы диоксида титана могут обладать канцерогенным эффектом (вызывать онкологические заболевания), а оксид цинка окрашивает изделия на его основе в белый цвет, что лишает прозрачности полимерные упаковки (из оксида цинка, в частности, изготовляется белая краска «белила цинковые).
Внешний вид дисперсий оксида цинка в воде, содержащих немодифицированые (слева) и модифицированые (справа) нанопорошки.
«Для решения задачи создания прозрачного оксида цинка и изготовления на его основе универсального ультрафиолетового фильтра коллектив исследователей НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из Российского онкологического научного центра им. Н. Н. Блохина предложили способ химического синтеза наночастиц цинка с модифицированной поверхностью», — рассказала ректор НИТУ «МИСиС» Алевтина Черникова.
Ученые научились управлять оптическими свойствами УФ-фильтров на основе наночастиц оксида цинка непосредственно в процессе их химического синтеза. В экспериментах раствор наночастиц, а также полипропиленовые пленки с нанодобавкой продемонстрировали 100% поглощение ультрафиолета типа B.
«Мы синтезировали наночастицы оксида цинка с модифицированной поверхностью – рассказывает одна из участниц исследования, научный сотрудник НИТУ «МИСиС» к.х.н. Светлана Сенатова. – Исследование того, как влияет модификация поверхности на химические и физические свойства наночастиц оксида цинка, показало, что полученные наночастицы могут успешно применяться в качестве фильтров для защиты от УФ-излучения. В опытах in vitro продемонстрировано отсутствие гемотоксичности синтезированных наночастиц с модифицированной силансодержащими соединениями поверхностью при инкубировании с кровью доноров».
Поскольку малый размер наночастиц позволяет им проникать через слои кожи и попадать в организм человека, то исследователям обязательно нужно понять, как они будут влиять на клетки крови здоровых людей.
Внешний вид установки (АПК «Нанохим») химического синтеза наночастиц в НИТУ «МИСиС»
По утверждениям авторов разработки, модифицирование поверхности наночастиц оксида цинка приводит к увеличению их прозрачности в видимой части спектра, что позволяет использовать их не только в составе солнцезащитных кремов, но и при изготовлении прозрачных полимеров. Такие материалы могут использоваться, например, при изготовлении прозрачных пищевых контейнеров, пленок или в облицовочных панелях конструкций, устанавливаемых под открытым небом. Кроме того, модифицирование поверхности наночастиц позволит снизить количество добавляемого УФ-фильтра в 5-10 раз, что влечет за собой положительный экономический эффект.
Автор: НИТУ «МИСиС»
