Министерство здравоохранения Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Саратовский государственный медицинский университет имени В.И. Разумовского»
Министерства здравоохранения Российской Федерации
(ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России)
Кафедра микробиологии и вирусологии
Реферат на тему:
«Антибактериальное действие титановых пластин, покрытых наночастицами серебра и лития»
Дисциплина: Микробиология
Выполнил: Гаврилов Александр Владимирович
Ординатор 2 года обучения
Кафедра: травматологии и ортопедии
Проверил: Швиденко Инна Григорьевна д.м.н., профессор
Саратов, 2020
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение……………………………………………………………………….…3
Свойства наночастиц серебра и лития………………………………………….4
Применение наночастиц серебра и лития в медицине……………..….…..…10
Механизм действия наночастиц серебра и лития………………………….…12
Титановые пластины, покрытые наночастицами серебра и лития…………13
Заключение………………………………………………………………………15
Список использованной литературы…………………………………………..16
Введение
Свойства наночастиц серебра и лития
Свойства коллоидного раствора [6], в том числе и наночастиц серебра, определяются возможностью коагуляции и перекристаллизации, т. е. агрегативной устойчивостью, а также седиментационной устойчивостью и возможностью их окисления кислородом воздуха. Анализ литературных данных показал, что для описания устойчивости нанодисперсии серебра во времени могут быть использованы несколько методов. Метод визуального наблюдения за системой может дать предварительные и общие закономерности относительной устойчивости исследуемой дисперсии. Может быть зафиксировано изменения окраски системы и образования осадка в ней. Для наночастиц серебра цвет систем от красного (желто - коричневого) меняется до серого и даже черного. Визуальный метод наблюдения может сыграть определяющую роль при исследовании седиментационной устойчивости.
Малые размеры наночастиц приводят к многократному увеличению удельной поверхность материалов [7], что способствует транзиту самых различных веществ за счет увеличения адсорбционной емкости. Возрастает химическая реакционная способность и каталитические свойства вещества. На эти параметры прямо влияют также физико - химические свойства [8], включая форму, поверхностную структуру, полярность. Поэтому увеличивается вероятность развития различных процессов внутри отдельных клеточных структур: органелл, биологических мембран, проникновение и контакт с клеточным ядром и ДНК. Во многом цитотоксические свойства наночастиц объясняются их способностью к агрегации внутри клеток [9].
Было найдено [10], что при радиационно-химическом восстановлении ионов Ag+[10] в присутствии наночастиц гетерополисоединений в оптическом спектре возникают полоса золя металла с максимумом при 392 нм и полоса при 650 нм, обусловленная продуктом восстановления («синь»).
Напуск воздуха приводит к окислению «сини», интенсивность полосы наночастиц серебра при этом существенно уменьшается и смещается в длинноволновую область ( = 410 нм). Повторное г - облучение раствора восстанавливает предшествующий спектр поглощения. Указанную процедуру «окисления - восстановления» можно провести несколько раз, при этом достигаются те же оптические эффекты. Таким образом, восстановление гетерополисоединения, составляющего стабилизирующий слой наночастиц серебра, обеспечивает повышение электронной плотности на металлическом ядре, что вызывает увеличение интенсивности полосы поглощения и ее «синее» смещение. Соответственно, окисление приводит к обратному эффекту.
Анализируя спектры поглощения, можно предположить, что появление дополнительной полосы поглощения в длинноволновой части спектра говорит о возможной коагуляции и перекристаллизации, происходящих в системе. Aгрегативную устойчивость можно охарактеризовать при помощи метода электронной микроскопии. Он позволяет получить распределение частиц по размерам и формам, а также дает представление о расположение наночастиц в пространстве (несвязанные, коагулированные).
Согласно теории Ми. Друде (Mie. Drude) положение максимума полосы поглощения поверхностных плазмонов в металле определяется по уравнению:
л2c)2m(еn)/4рNеe2 (1)
где c - скорость света;
m - эффективная масса электрона;
e - заряд электрона;
е
n - показатель преломления среды;
Ne - плотность свободных электронов в металле.
Рассеяние света мелкими частицами обусловливает широкий класс явлений, которые можно описать на основе теории дифракции света на диэлектрических частицах. Многие характерные особенности рассеяния света частицами удаётся проследить в рамках строгой теории, разработанной для сферических частиц английским учёным А. Лявом (1889) и немецким учёным Г. Ми (1908, теория Ми). Когда радиус шара r много меньше длины волны света ln в его веществе, рассеяние света на нём аналогично нерезонансному рассеянию атомом. Сечение (интенсивность) рассеяния в этом случае сильно зависит от r и от разности диэлектрических проницаемостей e и вещества шара и окружающей среды: s ln --4r6(e - ) [11]. С увеличением r до r
ln и более (при условии e > 1) в индикатрисе рассеяния появляются резкие максимумы и минимумы -- вблизи так называемых резонансов Ми (2r = mln, m = 1,2, 3) сечения сильно возрастают и становятся равными 6pr2 рассеяние вперёд усиливается, назад -- ослабевает; зависимость поляризации света от угла рассеяния значительно усложняется.
Рассеяние света большими частицами (r > ln) рассматривают на основе законов геометрической оптики с учётом интерференции лучей, отражённых и преломленных на поверхностях частиц. Важная особенность этого случая -- периодический (по углу) характер индикатрисы рассеяния и периодическая зависимость сечения от параметра r/ln. Рассеяние на крупных частицах обусловливает ореолы, радуги, гало и др. явления, происходящие в аэрозолях, туманах и пр.
Рассеяние средами, состоящими из большого числа частиц, существенно отличается от рассеяния отдельными частицами. Это связано, во - первых, с интерференцией волн, рассеянных отдельными частицами, между собой и с падающей волной. Во - вторых, во многих случаях важны эффекты многократного рассеяния (переизлучения), когда свет, рассеянный одной частицей, вновь рассеивается другими. В - третьих, взаимодействие частиц друг с другом не позволяет считать их движения независимыми.
Как уже отмечалось, свойства у наночастицы серебра на самом деле уникальные.
Во-первых, это феноменальная бактерицидная и антивирусная активность. Об антимикробных свойствах [12], присущих ионам серебра, человечеству известно уже очень давно. Наверняка большинство читателей слышали о целительных способностях церковной святой «воды», получаемой путем прогонки обычной воды сквозь серебряный фильтр. Такая вода не содержит многих болезнетворных бактерий, которые могут присутствовать в обычной воде. Поэтому она может храниться годами, не портясь и не «зацветая».
Кроме того, такая вода содержит некоторую концентрацию ионов серебра, способных нейтрализовать вредные бактерии и микроорганизмы [13], чем и объясняется ее благотворное влияние на здоровье человека. Установлено, что наночастицы серебра в тысячи раз эффективнее борются с бактериями и вирусами, чем серебряные ионы [14].Как показал эксперимент, ничтожные концентрации наночастиц уничтожали все известные микроорганизмы (в том числе и вирус СПИДа), не расходуясь при этом.
Кроме того, в отличие от антибиотиков, убивающих не только вредоносные вирусы, но и пораженные ими клетки, действие наночастиц очень избирательно: они действуют только на вирусы, клетка при этом не повреждается. Дело в том, что оболочка микроорганизмов состоит из особых белков, которые при поражении наночастицами перестают снабжать бактерию кислородом. Несчастный микроорганизм больше не может окислять свое «топливо» глюкозу и гибнет, оставшись без источника энергии. Вирусы, вообще не имеющие никакой оболочки, тоже получают свое при встрече с наночастицей. А вот клетки человека и животных имеют более «высокотехнологичные» стенки, и наночастицы им не страшны.
В настоящий момент проводятся исследования возможностей использования наночастиц серебра в фармацевтических препаратах. Но уже сейчас они находят огромное количество применений.
Например, фирма «Гелиос» выпускает зубную пасту «Знахарь» с наночастицами серебра, эффективно защищающую от различных инфекций. Также небольшие концентрации наночастиц добавляют в некоторые кремы из серии «элитной» косметики для предотвращения их порчи во время использования. Добавки на основе серебряных наночастиц применяются в качестве антиаллергенного консерванта в кремах, шампунях, косметических средствах для макияжа и т.д. При использовании наблюдается также противовоспалительный и заживляющий эффект.
Ткани, модифицированные серебряными наночастицами, являются, по сути, самодезинфицирующимися. На них не может «ужиться» ни одна болезнетворная бактерия или вирус. Наночастицы не вымываются из ткани при стирке, а эффективный срок их действия составляет более шести месяцев, что говорит о практически неограниченных возможностях применения такой ткани в медицине и быту. Материал, содержащий наночастицы серебра, незаменим для медицинских халатов, постельного белья, детской одежды, антигрибковой обуви и т.д., и т.п.
Наночастицы способны долго сохранять бактерицидные свойства после нанесения на многие твердые поверхности (стекло, дерево, бумага, керамика, оксиды металлов и др.). Это позволяет создать высокоэффективные дезинфицирующие аэрозоли длительного срока действия для бытового применения. В отличие от хлорки и других химических средств обеззараживания, аэрозоли на основе наночастиц не токсичны и не вредят здоровью людей и животных.
Люди всегда искали способы борьбы с инфекциями, передаваемыми воздушно - капельным путем -гриппом, туберкулезом, менингитами, вирусным гепатитом и т. п. Но, увы, воздух в наших квартирах, офисах и особенно в местах массового скопления людей (больницы, общественные учреждения, школы, детские сады, казармы, тюрьмы и т. п.) перенасыщен патогенными микроорганизмами, выдыхаемыми зараженными людьми [15].
Традиционные способы профилактики не всегда справляются с этой проблемой, поэтому нанохимики предложили для ее решения очень элегантный способ: добавить в лакокрасочные материалы, покрывающие стены заведений, наночастицы серебра. Как оказалось, на покрашенных такими красками стенах и потолках не может «жить» большинство патогенных микроорганизмов.
Наночастицы, добавленные в угольные фильтры для воды, практически не вымываются с ней, как это происходит в случае обычных серебряных ионов. Это говорит о том, что срок действия таких фильтров будет несоизмеримо больше, а качество очистки воды возрастет на порядок.
Применение наночастиц серебра и лития в медицине
Наночастицы не разрушаются при действии длительного облучения. Это их свойство нашло широкое применение в сфере изучения различных биологических процессов и природы явлений. Поэтому, наночастицы могут быть использованы для постоянного контроля динамики процессов в клетках живых организмов от недели до месяца. Одним из наиболее важных направлений, в области применения биомаркеров, является их использование для поиска средств для диагностики рака. Когда наночастицы серебра объединяются с раковыми антителами, раковые клетки становятся «мечеными» и каждая клетка может быть обнаружена с помощью обычного микроскопа, благодаря «усилению» их свойств.
Типичные наночастицы серебра имеют размеры 25 нм. Они имеют чрезвычайно большую удельную площадь поверхности, что увеличивает область контакта серебра с бактериями или вирусами, значительно улучшая его бактерицидные действия. Таким образом, применение серебра в виде наночастиц позволяет в сотни раз снизить концентрацию серебра с сохранением всех бактерицидных свойств. Бактерицидная добавка на основе наночастиц серебра является одним из последних достижений отечественной науки в области нанобиотехнологий.
После длительного использования, терапевтическая ценность синтетических антибиотиков уменьшилась из - за появления устойчивых к ним микроорганизмов. Развитие сопротивляемости микроорганизмов к антибиотикам может произойти из - за непосредственной мутации микроорганизма, а также из - за приобретения частей ДНК от других организмов. Уже на протяжении тысячелетий бактерии и вирусы не способны выработать «иммунитет» к серебру. В то время как серебро полностью безопасно для млекопитающих (в том числе человека), рептилий, растений и всех других живых существ, имеющих многоклеточное строение.
В связи со способностью особым образом модифицированных наночастиц серебра длительное время сохранять биоцидные свойства, рационально использовать наносеребро не в качестве дезинфицирующих средств частого применения, а добавлять в краски, лаки и другие материалы, что позволяет экономить деньги, время и трудозатраты [28].
Применение наночастиц серебра в медицине
В последнее время медицина все чаще рассматривается как одна из наиболее перспективных областей применения нанотехнологий [29]. Сегодня можно констатировать появление нового направления медицинской науки - наномедицины. С ней связывают такие уникальные вещи, как:
лаборатории на чипе;
адресная доставка лекарств к пораженным клеткам;
диагностика заболеваний с помощью квантовых точек;
новые бактерицидные и противовирусные средства;
нанороботы для ремонта поврежденных клеток и многое другое.
Официально наномедицину определяют как «область применения макромолекул и наночастиц для диагностики и лечения болезней, а также репарации (восстановления) поврежденных тканей».
Веками человек искал волшебное средство для избавления от многочисленных болезней и ран. Многие современные исследователи верят, что нанотехнология может стать гигантским шагом человечества к этой цели. Еще одной задачей молекулярной наномедицины [30] является оценка возможного токсического воздействия на организм человека наночастиц или установление его отсутствия. Важно также решить этические проблемы, которые появятся в ходе развития наномедицины. Возможные медицинские достижения, которые станут доступными с помощью нанотехнологии, простираются от диагностики до терапии.
Свойства наночастиц серебра уникальны, для них характерна феноменальная бактерицидная и антивирусная активность [31].В отличие от антибиотиков, убивающих не только вредоносные вирусы, но и пораженные ими клетки, действие наночастиц очень избирательно: они действуют только на вирусы, клетка при этом не повреждается.
Это объясняется тем, что оболочка микроорганизмов состоит из особых белков, которые при поражении наночастицами серебра перестают снабжать бактерию кислородом, поэтому микроорганизм больше не может окислять глюкозу и гибнет, оставшись без источника энергии. Вирусы вообще не имеют никакой оболочки, поэтому погибают сразу. Клетки же человека и животных имеют более «высокотехнологичные» стенки, и наночастицы им не страшны
Механизм действия наночастиц серебра и лития
Это объясняется тем, что оболочка микроорганизмов состоит из особых белков, которые при поражении наночастицами серебра перестают снабжать бактерию кислородом, поэтому микроорганизм больше не может окислять глюкозу и гибнет, оставшись без источника энергии. Вирусы вообще не имеют никакой оболочки, поэтому погибают сразу. Клетки же человека и животных имеют более «высокотехнологичные» стенки, и наночастицы им не страшны.
Титановые пластины, покрытые наночастицами серебра и лития
Классификация титановых пластин:
Защитные (или нейтрализационные);
Опорные (или поддерживающие);
Компрессионные;
Пластины для стягивания переломов.
Виды титановых пластин, используемые в травматологии и ортопедии
. При повреждении костей мозгового отдела черепа титановые пластины закрывают дефекты костей и защищают головной мозг пациента. . Обычно таких людей с титановыми пластинами можно увидеть на улице с небольшими шрамами на волосистой части головы. При повреждении костей лицевого черепа титановые пластины хирурги не ставят. В этом случае применяется специальная серкляжная проволока.
В травматологии существует несколько видов травм и ситуаций, при которых требуется постановка титановой пластины:
Чрезвертельный перелом;
Расхождение или разрыв лонного симфиза;
Перелом подвздошной кости;
Перелом бедренной кости;
Перелом голени;
Цена на титановые пластины при переломах зависит от их качества и чаще всего от страны-производителя. Импортные пластины, как правило, более качественные, покупаются за доллары и стоят дороже отечественных пластин. Средняя цена титановых пластин варьируется от 20 до 50 тысяч рублей.
Заключение
Учитывая вышеуказанные свойства наночастиц серебра и лития и особенности их действия на бактерии целесообразно применение титановых пластин в сочетании с наночастицами. Использование титановых пластин, покрытых наночастицами серебра серебра и лития, в остеосинтезе при переломах различных костей будет способствовать торможению развития инфекции в очаге металлоконструкции. За счёт бактерицидных свойств наночастиц серебра и лития, а так же их более избирательного действия именно на бактериальную стенку, темпы сращения костных отломков значительно возрастают, при этом частота послеоперационных осложнений практически сводится к нулю.
Укорочение сроков лечения в стационаре, а так же ускорение реабилитационного периода несомненно приведёт к повышению экономической эффективности медицинских учреждений травматологического профиля.
Список использованной литературы
1. Воронина Н.В. Нелинейные неосесиметричные волны на заряженной поверхности электропроводной струи // М.В Волкова, Н.В Воронина // Актуальные проблемы физики. - 2005. - С. 73-80
2. Михиенкова А.И., Муха Ю.П. Наночастицы серебра: характеристика и стабильность антимикробного действия коллоидных растворов // Environment & health. - 2011.- № 1. - С. 55-59.
3. Золотухина Е.В., Кравченко Т.А., Пешков С.В. Способ получения наночастиц серебра. Патент на изобретение № 2385293 Российская Федерация. C01G 5/00, B82B 3/00. 27.03.2010. - Б. 9. - 7с.
4. Степанов А.Л. Особенности синтеза металлических наночатиц в диэлектрике методом ионной имплантации/ А.Л. Степанов // Журнал Технического университета Аахена, Германия. - 2007. - С. 2 - 7.
5. Рогач А.Л. Образование высокодисперсного серебра при восстановлении ионов Ag+ в водных растворах / В.Н. Хвалюк, В.С. Гурин // Коллоидный журнал. - 1994. - Т.56. - №12. - С. 276-278.
6. Парсаев А.А., Абхалимов Е.В., Якимова Е.Е., Ершов Б.Г. Получение наночастиц серебра в водных растворах, содержащих карбонат - ионы // Вестник МИТХТ. - 2010.- Т. 5, № 5. - С. 24-26.
7. Муха Ю.П., Еременко А.М., Смирнова Н.П., Михиенкова А.И., Корчак Г.И., Горчев В.Ф., Чунихин А.Ю. Антимикробная активность стабильных наночастиц серебра заданного размера // Прикладная биохимия и микробиология. - 2013.- Т. 49, № 2. - С. 215.
8. Азатян Б. В. Новые закономерности и некоторые новые проблемы в цепных процессах. / Б. В Азатян , - М.: - I981. - С. I6-I7.
9. Seaton A. Nanotechnology and the occupational physician / A. Seaton // Occupational medicine. - 2006. - Vol. 56, N 5. - P. 312 - 316.
10. Вегера А.В. Синтез и физико - химические свойства наночастиц серебра / А.В. Вегера, А.Д. Зимон // Московский государственный университет технологии и управления. - 2006. - C 5-12.
11. Рэлей Дж. У. Волновая теория света / Дж. У. Рэлей - М.: Л. - 1940. - С. 103 - 132.
12. Никитин А.В., Долгова Г.В., Свиногеева Т.П. Гепатотоксическое действие антимикробных и противогрибковых средств // Анналы хирургической гепатологии. - 2008. - Т. 13, № 1. - С. 24 - 28.
13. Schultz D.A. Plasmon resonant particles for biological detection / Curr. Opin. Biotechnol. - 2003. - Vol. 14. - P.13-22.
14. МУК 4.2.1890-04 «Методические указания по определению чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам»: методические указания. - М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России. - 2004. - 75 с.
15. Воронина Н.В., Упницкий А.А. Анализ нежелательных побочных реакций на лекарственные средства в ЛОР отделении стационара // Лечебное дело. - 2007. - № 3. - С. 25-28.
16. Ершов Б.Г. Наночастицы металлов в водных растворах: электронные, оптические и каталитические свойства / Б.Г. Ершов // Журнал российского химического общества им. Д.И. Менделеева. - 2001. - Т. XLV. - № 3. - С.5-9.
17. Goldsworthy A. Biological effects of physically conditioned water / A. Goldsworthy, H. Whitney, E. Morris // Wat. Res. - 1999. - Vol. 7. - №11. - P. 1618-1626.
18. Фабелинский И. Л. Молекулярное рассеяние света / И. Л Фабелинский .-М.: - 1965. - С. 24-56.
19. Андриевский Р.А. Физика металлов и металловедение/ Р.А. Андриевский, А.М. Глезер // М.: Физматлит. - 2000. - С.34-35.
20. Барковский В.Ф. Физико - химические методы анализа / В.Ф Барковский. - М.: Высшая школа - 1972.
21. Андриевский Р.А. Наноструктурные материалы/ Р.А. Андриевский, А.В Рагуля // М.: Академия. - 2005. - С. 192.
22. Гребенюк Г.С. Формирование сверх тонких пленок на поверхности монокристаллического кремния / Г.С.Гребенюк // Физика твердого тела. - 2011. - Т.53. - №12. - С. 22-23.
23. Кокшаров Ю.А. Наночастицы: методы получения, строение и свойства/ Ю.А. Кокшаров, Г.Б Хомутов, С.П Губин // Успехи химии. - 2005. - №74. - С. 7-9.
24. Meng Chen. Preparation and Study of Polyacryamide - Stabilized Silver Nanoparticles through a One-Pot Process / Chen Meng, Li - Ying Wang, Dong - Jin Qian // Department of Chemistry and Laboratory of AdVanced Materials, Fudan University. - 2006. - С. 34-38.
25. Марк Р., Даниэль Р. Нанотехнология: простое объяснение очередной гениальной идеи / Р Марк, Р Даниэль // М.: Вильямс. - 2006. - 240 c.
26. Треушников В.М. Одностадийные фотохимические процессы формирования полимерных изделий медицинского назначения / Д.В Сивухин // В сб. трудов конференции. Общий курс физики. Атомная ядерная физика // М/: Физматлит. - 2002. - 784. c.
27. Костюченок Б.М. Основы гнойной хирургии / И.В. Вигдорчик, Ю. Е. Березов. - М.: Медицина, 1976. - 382 с.
28. Современные полимерные материалы медицине и медицинской технике. Санкт-Петербург. - 2005.
29. Нанотехнологии, биология и медицина / В.Н. Кеменов, С.Б. Нестеров.- М.: МИЭМ, 2002. - С. 248 -253.
 перейти в каталог файлов
| Образовательный портал
Как узнать результаты егэ
Стихи про летний лагерь
3агадки для детей |
Скачать 45.55 Kb.