Био(не)активные наноглины
Алюмосиликаты широко распространены в природе, например, в виде глинистых слоистых минералов. Один из них — монтмориллонит Nax(Al, Mg)2-3Si4O10(OH)2⋅nH2O. Этот пористый материал способен сильно увеличивать свой объем, изменяя расстояния между слоями, и таким образом поглощать органические и неорганические соединения. Монтмориллонит можно применять для доставки лекарств, очищения крови и желудочно-кишечного тракта от вредных веществ, выведения аллергенов, бактерий и вирусов из организма, поглощения тяжелых металлов.
Однако из-за примесей и неконтролируемого состава природные алюмосиликаты бывают токсичны. Поэтому исследователи активно синтезируют и изучают их искусственные аналоги. Ученые из Института химии силикатов имени И.В. Гребенщикова РАН под руководством доктора химических наук О.Ю. Голубевой, заведующей лабораторией силикатных сорбентов, выяснили, как изменяются свойства синтетических монтмориллонитов в зависимости от условий получения.
Химики синтезировали глины в гидротермальных условиях при высоких температурах и давлениях. Полученный монтмориллонит состоял из нанослоев, организованных в более крупные агрегаты — наногубки. Ученые исследовали, как содержание (от 0 до 22%) оксида алюминия (Al2O3), размеры частиц, пористость и заряд поверхности образцов влияют на свойства наноглин.
Тесты показали, что они обладают всеми преимуществами природных глин и даже превосходят их. У синтетических глин была очень развитая удельная поверхность — от 106 до 320 м2/г. Это в 2–6 раз больше природных аналогов.
Оставалось оценить токсичность нового материала. Поскольку материал потенциально хорош для очистки крови, исследователи посмотрели, как он влияет на эритроциты и эндотелиальные клетки, которые выстилают внутреннюю поверхность кровеносных сосудов. С уменьшением доли алюминия в наноглинах уменьшалось число погибших клеток крови, однако механизмы явления еще предстоит изучить. Интересно, что чем дольше длился синтез (от двух до десяти дней), тем больше была гемолитическая активность и общая токсичность наноглин.
Авторы работы делают вывод, что токсичность алюмосиликатных наночастиц можно значительно снизить, если оптимизировать условия синтеза и правильно подобрать исходные вещества. Уже сейчас синтетические глины можно использовать в медицине вместо природных, в частности для получения перевязочных материалов, в раневой и ожоговой хирургии, как носители лекарственных препаратов.
О.Ю. Голубева рассказала, что в дальнейшем химики ее группы планируют подобрать оптимальные сочетания безопасных для клеток алюмосиликатов, обладающих наибольшей сорбционной способностью. Результаты исследования опубликованы в журнале Nanomaterials.