ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

DOI: 10.17586/1023-5086-2025-92-11-78-87

УДК: 546.47:546.06

Антибактериальные покрытия на основе наночастиц оксида цинка

Ултургашева Е.В., Настулявичус А.А., Толордава Э.Р., Кудряшов С.И.
Ссылка для цитирования:

Ултургашева Е.В., Настулявичус А.А., Толордава Э.Р., Кудряшов С.И. Антибактериальные покрытия на основе наночастиц оксида цинка // Оптический журнал. 2025. Т. 92. № 11. С. 78–87. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-11-78-87

 

Ulturgasheva E.V., Nastulyavichus A.A., Tolordava E.R., Kudryashov S.I. Antibacterial coatings based on zinc oxide nanoparticles [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2025. V. 92. № 11. P. 78–87. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-11-78-87

Ссылка на англоязычную версию:
-
Аннотация:

Предмет исследования. Покрытия на основе наночастиц оксида цинка. Цель работы. Разработка эффективной технологии получения антибактериальных покрытий с применением метода лазерно-индуцированного прямого переноса в зависимости от параметров лазерного излучения и системы сканирования. Метод. Для получения необходимого паттерна использован метод лазерно-индуцированного обратного переноса. Для характеризации топографии покрытий применены методы оптической, сканирующей электронной и зондовой микроскопии. Анализ размеров наночастиц проведен методом динамического рассеяния света.  Основные результаты. В зависимости от режима переноса выявлены как гидрофильные, так и гидрофобные покрытия, которые состоят из наночастиц оксида цинка размером от 16 до 458 нм. Установлены антибактериальные свойства покрытий по отношению к грамотрицательной бактерии Pseudomonas aeruginosa. Исследование жизнеспособности бактерий с использованием набора окрашивания LIVE/DEAD® BacLight подтвердило результаты микробиологических высевов. Практическая значимость. Покрытия на основе наночастиц оксида цинка могут послужить основой для разработки антибактериальных агентов против широкого спектра патогенных микроорганизмов.

Ключевые слова:

аддитивные технологии, антибактериальные покрытия, антибактериальные наночастицы, лазерно-индуцированный обратный перенос

Благодарность:

работа поддержана министерством науки и высшего образования Российской федерации (соглашение № 075-15-2023-603)

Коды OCIS: 350.4990, 160.3900, 160.2750

Список источников:
  1. Puspasari V., Ridhova A., Hermawan A., et al. ZnO-based antimicrobial coatings for biomedical applications // Bioprocess Biosyst. Eng. 2022. V. 45. P. 1421–1445. https://doi.org/10.1007/s00449-022-02733-9
  2. Babayevska N., Przysiecka Ł., Iatsunskyi I., et al. ZnO size and shape effect on antibacterial activity and cytotoxicity profile // Sci. Rep. 2022. V. 12. P. 8148. https://doi.org/10.1038/s41598-022-12134-3
  3. Alexander J.W. History of the medical use of silver // Surgical Infections. 2009. V. 10. № 3. P. 289–292. https://doi.org/10.1089/sur.2008.9941
  4. Yasuyuki M., Kunihiro K., Kurissery S., et al. Antibacterial properties of nine pure metals: A laboratory study using Staphylococcus aureus and Escherichia coli // Biofouling. 2010. V. 26. № 7. P. 851–858. https://doi.org/10.1080/08927014.2010.527000
  5. Lemire J.A., Harrison J.J., Turner R.J. Antimicrobial activity of metals: Mechanisms, molecular targets and applications // Nat. Rev. Microbiol. 2013. V. 11. № 6. P. 371–384. https://doi.org/10.1038/nrmicro3028
  6. Turner R. Metal-based antimicrobial strategies // Microb. Biotechnol. 2017. V. 10. № 5. P. 1062–1065. https://doi.org/10.1111/1751-7915.12785
  7. Stadtman E. Oxidation of free amino acids and amino acid residues in proteins by radiolysis and by metal-catalyzed reactions // Annu. Rev. Biochem. 1993. V. 62. P. 797–821. https://doi.org/10.1146/annurev.bi.62.070193.004053
  8. Stadtman E.R., Levine R.L. Free radical-mediated oxidation of free amino acids and amino acid residues in proteins // Amino Acids. 2003. V. 25. № 3–4. P. 207–218. https://doi.org/10.1007/s00726-003-0011-2
  9. Valko M., Morris H., Cronin M.T. Metals, toxicity and oxidative stress // Curr. Med. Chem. 2005. V. 12. № 10. P. 1161–1208. https://doi.org/10.2174/0929867053764635
  10. Li W.R., Xie X.B., Shi Q.S., et al. Antibacterial activity and mechanism of silver nanoparticles on Escherichia coli // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2009. V. 85. № 4. P. 1115–1122. https://doi.org/10.1007/s00253-009-2159-5
  11. Pereira Y., Lagniel G., Godat E., et al. Chromate causes sulfur starvation in yeast // Toxicol. Sci. 2008. V. 106. № 2. P. 400–412. https://doi.org/10.1093/toxsci/kfn193
  12. Nishioka H. Mutagenic activities of metal compounds in bacteria // Mutat. Res. 1975. P. 31. № 3. P. 185–189. https://doi.org/10.1016/0165-1161(75)90088-6
  13. Green M.H., Muriel W.J., Bridges B.A. Use of a simplified fluctuation test to detect low levels of mutagens // Mutat. Res. 1976. V. 38. № 1. P. 33–42. https://doi.org/10.1016/0165-1161(76)90077-7
  14. Wong P. Mutagenicity of heavy metals // Bull. Environ Contam. Toxicol. 1988. V. 40. № 4. P. 597–603. https://doi.org/10.1007/BF01688386
  15. Maret W. Metals on the move: Zinc ions in cellular regulation and in the coordination dynamics of zinc proteins // Biometals. 2011. V. 24. № 3. P. 411–418. https://doi.org/10.1007/s10534-010-9406-1
  16. Colon G., Ward B.C., Webster T.J. Increased osteoblast and decreased Staphylococcus epidermidis functions on nanophase ZnO and TiO2 // J. Biomed. Mater. Res. 2006. V. 78. № 3. P. 595–604. https://doi.org/10.1002/jbm.a.30789
  17. Applerot G., Lipovsky A., Dror R., et al. Enhanced antibacterial activity of nanocrystalline ZnO due to increased ROS-mediated cell injury // Adv. Funct. Mater. 2009. V. 19. P. 842–852. https://doi.org/10.1002/adfm.200801081
  18. Raghupathi K.R., Koodali R.T., Manna A.C. Size-dependent bacterial growth inhibition and mechanism of antibacterial activity of zinc oxide nanoparticles // Langmuir. 2011. V. 27. № 7. P. 4020–4028. https://doi.org/10.1021/la104825u
  19. Padmavathy N., Vijayaraghavan R. Enhanced bioactivity of ZnO nanoparticles — an antimicrobial study // Sci. Technol. Adv. Mater. 2008. V. 9. № 3. P. 035004. https://doi.org/10.1088/1468-6996/9/3/035004
  20. Варламов П.В., Михайлова Ю.В., Андреева Я.М. и др. Исследование влияния параметров лазерной обработки на спектральные характеристики серебросодержащих пленок диоксида титана // Науч.-техн. вест. инф. технол., механики и оптики. 2020. Т. 20. № 5. С. 634–641. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2020-20-5-634-641

Varlamov P.V., Mikhailova Yu.V., Andreeva Ya.M., et al. Study of the influence of laser processing parameters on the spectral characteristics of silver-containing titanium dioxide films [in Russian] // Sci. Tech. J. Inf. Technol. Mech. Opt. 2020. V. 20. № 5. P. 634–641. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2020-20-5-634-641

  1. Li M., Schlaich C., Kulka M.W., et al. Mussel-inspired coatings with tunable wettability, for enhanced antibacterial efficiency and reduced bacterial adhesion // J. Mater. Chem. B. 2019. V. 7. № 21. P. 3438–3445. https://doi.org/10.1039/C9TB00534J
  2. Drelich J., Chibowski E. Superhydrophilic and superwetting surfaces: Definition and mechanisms of control // Langmuir. 2010. V. 26. № 24. P. 18621–18623. https://doi.org/10.1021/la1039893