nbsprotВестник войск РХБ защитыJournal of NBC Protection Corps2587-57283034-279127 Научный центр10.35825/2587-5728-2022-6-2-123-136ombiwnnbsprot-8Research ArticleХИМИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОТ ХИМИЧЕСКОГО ТЕРРОРИЗМАCHEMICAL SECURITY AND PROTECTION AGAINST CHEMICAL TERRORISMБактерицидные свойства модульных защитных материаловBactericidal Properties of Modular Protective MaterialsЗавьяловВ. В.ZavyalovV. V.

Завьялов Василий Владимирович. Старший научный сотрудник отдела, канд. хим. наук, профессор АВН, член коллектива, выполняющего грант.

111004, г. Москва, Проезд Энтузиастов, д. 19, стр. 20  

Vasily Vladimirovich Zavyalov. Senior Researcher. Candidate of Chemical Sciences. Professor of the Academy of Military Sciences. Grant team member.

Entuziastov Passage, 19/20, Moscow 111024

27nc_l@mil.ruЗавьяловаН. В.ZavyalovaN. V.

Завьялова Наталья Васильевна. Главный научный сотрудник управления, д-р биол. наук, профессор, академик АВН, руководитель научного коллектива, выполняющего грант

111004, г. Москва, Проезд Энтузиастов, д. 19, стр. 20    

Natalya Vasilyevna Zavyalova. Leading Researcher. Doctor of Biological Sciences, Professor. Academician of the Academy of Military Sciences. Grant team member.

Entuziastov Passage, 19/20, Moscow 111024

27nc_l@mil.ruХолстовВ. И.KholstovV. I.

Холстов Виктор Иванович. Член дисс. совета на базе 27 НЦ МО РФ, д-р хим. наук, профессор, руководитель научной школы, почетный химик Российской Федерации, академик РАЕН и АВН, член- корр. РАР и АН.

111004, г. Москва, Проезд Энтузиастов, д. 19, стр. 20    

Viktor Ivanovich Kholstov. Member of the Dissertation Council of the «27 Scientific Centre» of the Ministry of Defence of the Russian Federation. Doctor of Chemical Sciences, Professor. Honored Chemist of the Russian Federation. Academician of the Russian Academy of Natural Sciences and the Academy of Military Sciences. Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences and the Russian Academy of Rocket and Artillery Sciences. 

Entuziastov Passage, 19/20, Moscow 111024

27nc_l@mil.ruКовтунВ. А.KovtunV. A.

Ковтун Виктор Александрович. Начальник «27 Научного центра» Министерства обороны Российской федерации, канд. хим. наук, доцент.

111004, г. Москва, Проезд Энтузиастов, д. 19, стр. 20    

Viktor Aleksandrovich Kovtun. Head of the Centre. Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor.

Entuziastov Passage, 19/20, Moscow 111024

27nc_l@mil.ruГореленковВ. К.GorelenkovV. K.

Гореленков Валентин Константинович. Ведущий научный сотрудник, д-р хим. наук, профессор, член коллектива, выполняющего грант.

111024, г. Москва, Перовский проезд, д. 2, стр. 1

Valentin Konstantinovich Gorelenkov. Leading Researcher. Doctor of Chemical Sciences, Professor. National University of Science and Technology MISIS. Leninsky Avenue 4, Moscow 119049, Russian Federation. Grant team member.

Perovsky Passage 2, Moscow 111024

27nc_l@mil.ruФроловГ. А.FrolovG. A.

Фролов Георгий Александрович Доцент кафедры, канд. хим. наук, доцент, член коллектива, выполняющего грант.

119049, г. Москва, Ленинский проспект, д. 4.

George Alexandrovich Frolov. Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor. Grant team member.

Leninsky Avenue 4, Moscow 119049

27nc_l@mil.ruЛягинИ. В.LyaginI. V.

Лягин Илья Владимирович. Старший научный сотрудник, канд. хим. наук, член коллектива, выполняющего грант. 

119234, г. Москва, Ленинские Горы, д. 1, стр. 3

Ilya Vladimirovich Lyagin. Senior Researcher. Candidate of Chemical Sciences. Grant team member.

Lenin Hills 1-3, Moscow 119991

27nc_l@mil.ruСтепановН. А.StepanovN. A.

Степанов Николай Алексеевич. Научный сотрудник, канд. тех. наук, член коллектива, выполняющего грант.

119234, г. Москва, Ленинские Горы, д. 1, стр. 3

Nikolaj Alekseevich Stepanov. Candidate of Technical Sciences. Grant team member.

Lenin Hills 1-3, Moscow 119991

27nc_l@mil.ruЕфременкоЕ. Н.EfremenkoE. N.

Ефременко Елена Николаевна. Зав. лабораторией, д-р биол. наук, профессор, член коллектива, выполняющего грант

119234, г. Москва, Ленинские Горы, д. 1, стр. 3

Elena Nikolayevna Efremenko. Laboratory Chief. Doctor of Biological Sciences, Professor. Grant team member. 

Lenin Hills 1-3, Moscow 119991

27nc_l@mil.ruФроловА. Г.FrolovA. G.

Фролов Александр Георгиевич. Курсант Академии ФСО России, член коллектива, выполняющего грант.

302015, г. Орел, Приборостроительная улица, д. 35

Alexander Georgievich Frolov. The Cadet of the Academy. Grant team member.

Instrument-making street, 35, Orel 302015

27nc_l@mil.ruФедеральное государственное бюджетное учреждение «27 Научный центр» Министерства обороны Российской ФедерацииРоссияFederal State Budgetary Establishment «27 Scientific Centre» of the Ministry of Defence of the Russian FederationRussian FederationФедеральное государственное бюджетное учреждение «27 Научный центр» Министерства обороны Российской ФедерацииРоссияFederal State Budgetary Establishment «27 Scientific Centre» of the Ministry of Defence of the Russian FederationRussian FederationООО «Научно-исследовательский институт эластомерных материалов и изделий»РоссияLimited Liability Company «Scientific Research Institute of Elastomer Materials and Products»Russian FederationНИПУ стали и сплавовРоссияNational University of Science and Technology MISISRussian FederationМосковский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химический факультетРоссияLomonosov Moscow State University, Faculty of ChemistryRussian FederationАкадемия Федеральной Службы Охраны Российской ФедерацииРоссияAcademy of the Federal Security Service of the Russian FederationRussian Federation20222004202362123136Copyright © Завьялов В.В., Завьялова Н.В., Холстов В.И., Ковтун В.А., Гореленков В.К., Фролов Г.А., Лягин И.В., Степанов Н.А., Ефременко Е.Н., Фролов А.Г., 20232023Завьялов В.В., Завьялова Н.В., Холстов В.И., Ковтун В.А., Гореленков В.К., Фролов Г.А., Лягин И.В., Степанов Н.А., Ефременко Е.Н., Фролов А.Г.Zavyalov V.V., Zavyalova N.V., Kholstov V.I., Kovtun V.A., Gorelenkov V.K., Frolov G.A., Lyagin I.V., Stepanov N.A., Efremenko E.N., Frolov A.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nbsprot.ru/jour/article/view/8

Ранее нами был разработан принцип построения модульных материалов с заданными свойствами, согласно которому металлоорганические композиты с введенными в них наноразмерными металлическими комплексами наносят на тканевую унифицированную платформу. Цель работы – изучение свойств тканевой унифицированной платформы и установление возможности придания волокнистым материалам (тканям) защитных бактерицидных свойств. Такая платформа имеет высокую стабильность и хорошую бактерицидность. В настоящей работе показано, что наиболее значимыми для биоцидности ткани были показатели, отражающие размер частиц дисперсной фазы, распределение частиц по размерам, химический состав дисперсионной фазы, качественное и количественное соотношение примесей в дисперсионной среде, концентрация частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде, ζ-потенциал частиц дисперсной фазы; смачиваемость волокон материала основным компонентом дисперсионной среды (растворителем), испаряемость основного компонента дисперсионной среды (растворителя). Бактерицидные свойства зависели от выбранного способа функционализации волокнистого материала. Благодаря принципу модульного построения материалов с заданными свойствами оказалось возможным использовать металлоорганические композиты с введенными в них комплексами из наночастиц металлов. Исследования биоцидной активности волокнистых материалов, функционализованных металлическими наночастицами, по отношению к разным видам бактерий показало, что возможно достижение характеристик, сопоставимых или даже превышающих известные характеристики антимикробных препаратов (хлоридов бензетония и бензалкония), применяющихся в настоящее время в медицинской практике. В качестве тканевой унифицированной платформы, на которую наносят специальные модули, предложено использовать параарамидную защитную ткань (волокно «Русар»), а также другие виды тканей – смесовые арамидновискозовые, арамиднохлочатобумажные, арамиднополиакрилатные, метаарамид (волокно «Номекс»). Определены подходы к приданию материалам (тканям) бактерицидных защитных свойств.

Previously, the principle of constructing modular materials with specified properties was developed, according to which organometallic composites with nanoscale metal complexes introduced into them were applied to a unified fabric platform. The aim of the work was to study the properties of a unified fabric platform and to establish the possibility of giving protective bactericidal properties to fibrous materials (tissues). Such a platform has high stability and good bactericidal activity. It is shown in the article that the most significant indicators for tissue biocide were those reflecting the particle size of the dispersed phase, particle size distribution, the chemical composition of the dispersed phase, the qualitative and quantitative ratio of impurities in the dispersion medium, the concentration of particles of the dispersed phase in the dispersion medium, ζ-potential of particles of the dispersed phase; wettability of the fibers of the material by the main component of the dispersion medium (solvent), volatility of the main component of the dispersion medium (solvent). The bactericidal properties depended on the chosen method of fibrous material functionalization. Due to the principle of modular construction of materials with desired properties, it turned out to be possible to use organometallic composites with complexes of metal nanoparticles introduced into them. Studies of the biocidal activity of fibrous materials functionalized with metal nanoparticles in relation to different types of bacteria showed that it is possible to achieve characteristics comparable or even exceeding the known characteristics of antimicrobial drugs (benzetonium and benzalkonium chlorides) currently used in medical practice. As a unified fabric platform on which special modules are applied, it is proposed to use para–aramid protective fabric (Rusar fiber), as well as other types of fabrics - mixed aramid-viscose, aramid-cotton, aramid-polyacrylate, metaaramide (Nomex fiber). Approaches to giving materials (tissues) bactericidal protective properties are determined.

бактерицидные свойства материаловволокнистые материалызащитные композиционные материалы и тканинаноразмерные металлические частицыспецифические свойства модульных материаловbactericidal properties of materialsnanoscale metal particlesprotective composite materials and fabricsspecific properties of modular materialsРабота выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант 18-29-17069)The work was financially supported by RFBR (Grant 18-29-17069).ReferencesЗавьялов В.В., Завьялова Н.В., Холстов В.И. и др. Противохимические свойства модульных защитных материалов // Вестник войск РХБ защиты. 2022. Т .6. No 1. С. 4–19. https://doi.org/10.35825/2587-5728-2021-6-1-4-19ZavyalovV.V., Zavyalova N.V., Kholstov V.I., Kovtun V.A.,Gorelenkov V.K., Frolov G.A.,Lyagin I.V., Stepanov N.A., Efremenko E.N. Anti-Chemical Properties of Modular Protective Material // Bulletin of the RCB protection. 2022. V. 6. No 1 С. 12–27. https://doi.org/10.35825/2587-5728-2021-6-1-12-27Perepelkin K. Principles and methods of modification of fibres and fibre materials. A review // Fibre Chemistry. 2005. V. 37. P. 123–140. https://doi.org/10.1007/s10692-005-0069-6Perepelkin K. Principles and methods of modification of fibres and fibre materials. A review // Fibre Chemistry. 2005. V. 37. P. 123–140. https://doi.org/10.1007/s10692-005-0069-6Leont’ev V.K., Pogorelski I.P., Frolov G.A. et al. Antibacterial properties of aqueous colloid solutions of metal and metal oxide nanoparticles against dental plaque bacteria // Nanotechnol. Russia. 2018. V. 13. No 3-4. P. 195–198. https://doi.org/10.1134/S1995078018020040Leont’ev V.K., Pogorelski I.P., Frolov G.A. et al. Antibacterial properties of aqueous colloid solutions of metal and metal oxide nanoparticles against dental plaque bacteria // Nanotechnol. Russia. 2018. V. 13. No 3-4. P. 195–198. https://doi.org/10.1134/S1995078018020040Frolov G., Lyagin I., Senko O. et al. Metal nanoparticles for improving bactericide functionality of usual fibers // Nanomaterials. 2020. V. 10. No 9. P. 1724. https://doi.org/10.3390/nano10091724Frolov G., Lyagin I., Senko O. et al. Metal nanoparticles for improving bactericide functionality of usual fibers // Nanomaterials. 2020. V. 10. No 9. P. 1724. https://doi.org/10.3390/nano10091724Deryabina D.G., Efremova L.V., Karimov I.F. et al. Comparative sensitivity of the luminescent Photobacterium phosphoreum, Escherichia coli, and Bacillus subtilis strains to toxic effect of carbon-based nanomaterials and metal nanoparticles // Microbiology. 2016. V. 85. P. 198–206. https://doi.org/10.1134/S0026261716020053Deryabina D.G., Efremova L.V., Karimov I.F. et al. Comparative sensitivity of the luminescent Photobacterium phosphoreum, Escherichia coli, and Bacillus subtilis strains to toxic effect of carbon-based nanomaterials and metal nanoparticles // Microbiology. 2016. V. 85. P. 198–206. https://doi.org/10.1134/S0026261716020053Gunalan S., Sivaraj R., Rajendran V. Green synthesized ZnO nanoparticles against bacterial and fungal pathogens // Prog. Nat. Sci. Mater. Int. 2012. V. 22. No 6. P. 693–700. https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2012.11.015Gunalan S., Sivaraj R., Rajendran V. Green synthesized ZnO nanoparticles against bacterial and fungal pathogens // Prog. Nat. Sci. Mater. Int. 2012. V. 22. No 6. P. 693–700. https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2012.11.015Vidovic S. Elder J., Medihala P. et al. ZNO nanoparticles impose a panmetabolic toxic effect along with strong necrosis, inducing activation of the envelope stress response in Salmonella enterica serovar Enteritidis // Antimicrob. Agents Chemother. 2015. V. 59. No 6. P. 3317–3338. https://doi.org/10.1128/AAC.00363-15Vidovic S. Elder J., Medihala P. et al. ZNO nanoparticles impose a panmetabolic toxic effect along with strong necrosis, inducing activation of the envelope stress response in Salmonella enterica serovar Enteritidis // Antimicrob. Agents Chemother. 2015. V. 59. No 6. P. 3317–3338. https://doi.org/10.1128/AAC.00363-15Azam A., Ahmed A.S., Oves M. et al. Antimicrobial activity of metal oxide nanoparticles against Gram-positive and Gram-negative bacteria: a comparative study // Int. J. Nanomedicine. 2012. V. 7. P. 6003–6009. https://doi.org/10.2147/IJN.S35347Azam A., Ahmed A.S., Oves M. et al. Antimicrobial activity of metal oxide nanoparticles against Gram-positive and Gram-negative bacteria: a comparative study // Int. J. Nanomedicine. 2012. V. 7. P. 6003–6009. https://doi.org/10.2147/IJN.S35347Mahdy S.A., Mohammed W.H. Emad H., et al. The antibacterial activity of TiO2 nanoparticles // J. Univ. Babylon. 2017. V. 25. P. 955–961.Mahdy S.A., Mohammed W.H. Emad H., et al. The antibacterial activity of TiO2 nanoparticles // J. Univ. Babylon. 2017. V. 25. P. 955–961.Guo B.L., Han P., Guo L.C. et al. The antibacterial activity of Ta-doped ZnO nanoparticles // Nanoscale Res. Lett. 2015. V. 10. P. e336, https://doi.org/10.1186/s1167-015-1047-4Guo B.L., Han P., Guo L.C. et al. The antibacterial activity of Ta-doped ZnO nanoparticles // Nanoscale Res. Lett. 2015. V. 10. P. e336, https://doi.org/10.1186/s1167-015-1047-4.Ansari S. A., Oves M., Satar R., et al. Antibacterial activity of iron oxide nanoparticles synthesized by coprecipitation tehnology against Bacillus cereus and Klebsiella pneumonia // Pol. J. Chem. Technol. 2017. V. 19. No 4. P. 110–115.Ansari S. A., Oves M., Satar R., et al. Antibacterial activity of iron oxide nanoparticles synthesized by coprecipitation tehnology against Bacillus cereus and Klebsiella pneumonia // Pol. J. Chem. Technol. 2017. V. 19. No 4. P. 110–115.Akbar A., Sadiq M.B., Ali I., et al. Sinthesis and antimicrobial activity of zinc oxide nanoparticles against foodborne pathogens Salmonella typhimurium and Staphylococcus aureus // Biocatal. Agric. Bijtechnol. 2019. V. 17. P. 36–42.Akbar A., Sadiq M.B., Ali I., et al. Sinthesis and antimicrobial activity of zinc oxide nanoparticles against foodborne pathogens Salmonella typhimurium and Staphylococcus aureus // Biocatal. Agric. Bijtechnol. 2019. V. 17. P. 36–42.Hayden S.C., Zhao G., Saha K. et al. Aggregation and intraction of cationic nanoparticles on bacterial surfaces // J. Am. Chem. Soc. 2012. V. 134 P. 6920–6923.Hayden S.C., Zhao G., Saha K. et al. Aggregation and intraction of cationic nanoparticles on bacterial surfaces // J. Am. Chem. Soc. 2012. V. 134 P. 6920–6923.Kumar R., Umar G., Nalva H.S. Antimicrobial properties of ZnO nanomaterials: a review // Ceram. Int. 2017. V. 43. No 5. P. 3940–3961.Kumar R., Umar G., Nalva H.S. Antimicrobial properties of ZnO nanomaterials: a review // Ceram. Int. 2017. V. 43. No 5. P. 3940–3961.Allzahrani K.E., Niazy A.A., Alswieleh A.M. et al. Antibacterialactivity of trimental (CuZnFe) oxide nanoparticles // Int. J. Nanomedicine. 2018. V. 13. P. 77–87.Allzahrani K.E., Niazy A.A., Alswieleh A.M. et al. Antibacterialactivity of trimental (CuZnFe) oxide nanoparticles // Int. J. Nanomedicine. 2018. V. 13. P. 77–87.Heng B.C., Zhao X., Xiong S. et al. Toxicity of zinc oxide (ZnO) nanoparticles on human bronchial epithelial ccels (BEAS-2B) is accentuated by oxidative stress // Food Chem. Toxicol. 2010. V. 48. P. 1762–1766.Heng B.C., Zhao X., Xiong S. et al. Toxicity of zinc oxide (ZnO) nanoparticles on human bronchial epithelial ccels (BEAS-2B) is accentuated by oxidative stress // Food Chem. Toxicol. 2010. V. 48. P. 1762–1766.Houari A., Di Martino P. Effect of chlorhexidine and benzalkonium chloride on bacterial biofilm formation // Lett. Appl. Microbiol. 2007. V. 45. P. 65.Houari A., Di Martino P. Effect of chlorhexidine and benzalkonium chloride on bacterial biofilm formation // Lett. Appl. Microbiol. 2007. V. 45. P. 65.Oliva Neto P.D., Lima F.A.D., Silva K.C.D., et al. Chemical inhibition of the contaminant Lactobacillus fermentum from distilleries producing fuel bioethanol // Braz. Arch Biol. Tech. 2014. V. 57. P. 441–447.Oliva Neto P.D., Lima F.A.D., Silva K.C.D., et al. Chemical inhibition of the contaminant Lactobacillus fermentum from distilleries producing fuel bioethanol // Braz. Arch Biol. Tech. 2014. V. 57. P. 441–447.Frolov G., Lyagin I., Senco O. et al. Metal nanoparticles for improving bactericide functionality of usual fibers // Nanomaterials. 2020. V. 10. P. 1724.Frolov G., Lyagin I., Senco O. et al. Metal nanoparticles for improving bactericide functionality of usual fibers // Nanomaterials. 2020. V. 10. P. 1724.Lyagin I., Stepanov N., Frolov G., Efremenko E. Combined modification of fiber materials by enzymes and metal nanoparticles for chemical and biological protection // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. P. 1359.Lyagin I., Stepanov N., Frolov G., Efremenko E. Combined modification of fiber materials by enzymes and metal nanoparticles for chemical and biological protection // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. P. 1359.Dez-Pescual M.R. Recent progress in antimicrobial nanomaterial // Nanomaterials. 2020. V. 10. P. 2315.Dez-Pescual M.R. Recent progress in antimicrobial nanomaterial // Nanomaterials. 2020. V. 10. P. 2315.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.