Формирование и биоцидные свойства модифицированных тонкопленочных титановых покрытий для систем обеспечения санитарно-гигиенической безопасности воздушной среды

Проведено сравнительное исследование биоцидных свойств образцов покрытий углеродного материала, полученных различными методами. Покрытие титана на поверхность волокон ткани наносили методом реактивного магнетронного распыления и методом осаждения из коллоидного раствора, полученного импульсно-дуговым диспергированием. Модификация титанового покрытия серебром проводилась методом электрофореза. Сравнительные испытания биоцидных свойств титановых покрытий на нетканом материале «Бусофит» в отношении патогенов Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus cereus показали более высокую бактерицидную активность образцов, полученных с использованием вакуумной технологии. Отмечено, что при модификации серебром титанового покрытия, нанесенного методом ионно-плазменного напыления, серебро может осаждаться в виде тонкой пленки или в виде конгломератов наночастиц на титане в зависимости от размера частиц в гидрозоле при электрофорезе. Показано, что в процессе магнетронного распыления изменение рабочего давления в диапазоне низкого вакуума (от 6·10^-3 до 3,3·10^-2 мм рт. ст.) оказывает незначительное влияние на скорость роста покрытий. В этом случае образуется слой титана с высокоразвитой поверхностью, имеющий пористую столбчатую структуру, что облегчает диффузию электролита внутрь слоя. В результате увеличивается концентрация активных наночастиц серебра, адсорбированных на поверхности титанового покрытия. Обработка материала «Бусофит» методом электрофореза позволяет сформировать слой серебра на всей поверхности волокна, достаточный для достижения повышенных бактерицидных свойств полученного покрытия. Применение вакуумного метода позволяет использовать рулонную технологию, обеспечивающую обработку поверхностей больших размеров. Использование интегрированных технологий обеспечивает высокую биоактивность материалов, а также позволяет создать условия для работы систем очистки воздуха, исключающие привыкание патогенов к действию биоцидов. Технологические композиции покрытий, получаемых с помощью интеграции методов их формирования, открывают перспективу изменения биологической активности материалов в широком диапазоне за счет формирования заданного состава и структуры покрытия.

Т.В. РЕВЕНОК¹, канд. хим. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
В.В. СЛЕПЦОВ², д-р техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

¹ Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (129337, г. Москва, Ярославское ш., 26)
² Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (125993, г. Москва, Волоколамское, 4)

1. Иванов Л.А., Сюй Ли.Да., Бокова Е.С., Ишков А.Д., Борисова О.Н. Изобретения в области наноматериалов и нанотехнологий. Ч. 1 // Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал. Т. 14. № 1. 2022. С. 18–26. EDN: ­ZGXYNQ. https://doi.org/10.15828/2075-8545-2022-14-1-18-26
2. Строкова В.В., Нелюбова В.В., Сивальнева М.Н., Рыкунова М.Д., Шаповалов Н.А. Устойчивость вяжущих систем различного состава к действию плесневых грибов // Строительные материалы. 2020. № 11. С. 41–46. EDN: ­MTTQEX. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2020-786-11-41-46
3. Галай В.С. Анализ биозагрязнений воздушной среды в чистых помещениях и оценка рисков заражения в них // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12. Вып. 107. С. 912–916. EDN: ­ZFBXYL. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2017.8.912-916
4. Довлатов И.М., Кирсанов В.В., Комков И.В., Юрочка С.С., Игнаткин И.Ю. Система обеспечения параметров воздуха в помещении для содержания крупного рогатого скота // Агроинженерия. 2023. Т. 25. № 3. С. 5–12. EDN: ­DSFTNU. https://doi.org/10.26897/2687-1149-2023-3-5-12
5. Мелешко А.А., Афиногенова А.Г., Афиноге-нов Г.Е., Спиридонова А.А., Толстой В.П. Антибактериальные неорганические агенты: эффективность использования многокомпонентных систем // Инфекция и иммунитет. 2020. Т. 10. № 4. С. 639–654. EDN: ­YOLFUS. https://doi.org/10.15789/2220-7619-AIA-1512
6. Priyanka V.S., Murali M.K., Rahman M.A. Biocidal properties of zinc oxide-titanium dioxide-graphene oxide nanocomposites via one-pot facile precipitation method // Bionanoscience. 2022. Vol. 12. No. 1, pp. 41–48. EDN: ­GCCRBH. https://doi.org/10.1007/s12668-021-00919-1
7. Аляхнович Н.С., Скоробогатова А.С., Гончарова А.И. Влияние диоксида титана на бактериолитическую активность и собственную флуоресценцию лизоцима // Иммунопатология, аллергология, инфектология. 2022. № 2. С. 38–44. EDN: ­CVENKL. https://doi.org/10.14427/jipai.2022.2.38
8. Safyanova L.V., Timaeva O.I., Kuzmicheva G.M., Lobanova N.A., Chumakov R.G., Khramov E.V., Terekhova R.P., Sadovskaya N.V. Stabilized titanium dioxide nanoparticles: preparation and physicochemical, photocatalytic and antimicrobial properties // Nanotechnologies in Russia. 2019. Vol. 14. No. 5–4, pp. 204–215. EDN: ­RDSZMP. https://doi.org/10.1134/S199507801903011X
9. Денисов Н.М., Баглов А.В.,. Борисенко В.Е., Дроздова Е.В. Формирование и антибактериальные свойства композиционных наноструктур из оксидов титана и меди // Неорганические материалы. 2016. Т. 52. № 5. С. 570–575. EDN: ­VRXYZJ. https://doi.org/10.7868/S0002337X16050031
10. Borkowski D., Krucinska I., Draczynski Z. Preparation of nanocomposite alginate fibers modified with titanium dioxide and zinc oxide // Polimers. 2020. Vol. 12. No. 5. 1040. EDN: ­DCKXAQ.
https://doi.org/10.3390/polym12051040
11. Пророкова Н.П., Кумеева Т.Ю., Кузнецов О.Ю. Антимикробные свойства полиэфирных тканей, модифицированных наноразмерным диоксидом титана // Перспективные материалы. 2017. № 11. С. 34–44. EDN: ­ZVPVZH
12. Dziedzic A., Adamiak S., Cebulski J., Virt I., Potera P., Bochnowski W., Szyller Ł., Zdeb B., Kus-Liśkiewicz M., Marzec M., Żaczek A. Structure and antibacterial properties of Ag and N dopped titanium dioxide coatings contining Ti_2,85O₄N phase, prepared by magnetron sputtering and annealing // Surface and coating technology. 2020. Vol. 393. 125844. EDN: ­WPWSLM. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.125844
13. Kristavchuk O.V., Sohatsky A.S., Skoi V.V., Kuklin A.I., Trofimov V.V., Nechaev A.N., Apel’ P.Y., Kozlovskiy V.I., Sleptsov V.V. Structural characteristics and ionic composition of a colloidal solution of silver nanoparticles obtained by electrical-spark discharge in water // Colloid Journal. 2021. Vol. 83. No. 4, pp. 448–460. EDN: ­MFXCZL. https://doi.org/10.1134/S1061933X21040049
14. Ueda T., Koizumi R., Ueda K., Ito K.,Ogasawara K., Kanetaka H., Narushima T. Antibacterial properties of TiO₂ layers formed by AU-sputtering and thermal oxidation of titanium visible light // Materials Transactions. 2023. Vol. 64. No. 1, pp. 155–164. EDN: ­AMBGPL. https://doi.org/10.2320/matertrans.mt-mla2022006
15. Васильев А.М., Кукушкин Д.Ю., Трофимов В.В. Осаждение нанокластеров металлов из коллоидных растворов на поверхность пористых рулонных материалов методом электрофореза // Известия РАН. Сер. физическая. 2019. T. 83. № 12. С. 1670–1674. EDN: ­SCKXNM. https://doi.org/10.1134/S0367676519120305