Синтез наночастиц оксида цинка, изучение структуры, свойств и применения в медицине

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

УДК 546.05: 678.5.06                               

Наночастицы оксида цинка имеют широкий спектр применения в различных отраслях стоматологии, эндодонтии, регенеративной эндодонтии, пародонтологии, протезировании, ортодонтии, оральной медицине, диагностике рака, дентальной имплантологии, профилактической стоматологии [1]. Наночастицы оксида цинка применяются в исследованиях в области текстильной промышленности [2], в биомедицинских науках, где необходимо разработать биосовместимые/биоразлагаемые наноплатформы оксида цинка для потенциальных клинических результатов.

Наночастицы оксида цинка были синтезированы различными способами: химическими и физическими методами, золь-гель, гидротермальным, осаждением и соосаждением, химическим осаждением из паровой фазы, пиролизом, распылением, магнитным напылением и биологическим методами [3].

Наночастицы оксида цинка вызвали значительный интерес в сельскохозяйственной и пищевой промышленности как средство уничтожения или снижения активности микроорганизмов. Антибактериальные свойства наночастиц оксида цинка могут улучшить качество продуктов питания, что оказывает непосредственное влияние на здоровье человека [4].

Среди многообразия структур оксида ZnO, используемых для биоаналитических применений, необходимо отметить такую морфологию, как наностержни (массив наностержней на подложке), которые обладают рядом особенностей. На настоящий день разработано множество методов получения высокоупорядоченных массивов наностержней ZnO [5], которые обладают большой площадью поверхности, и, как следствие, высокой нагружаемостью, и позволяют упорядочивать биоматрицу на поверхности ZnO. Другое преимущество наностержней ZnO (как и других полупроводниковых наностержней) заключается в том, что влияние поверхности нанокристаллов (где и происходит биохимическая реакция) на электрохимические свойства довольно велико [6].

Материалы и методы исследования

Наночастицы оксида цинка синтезированы химическим осаждением. При помощи рентгенофазового анализа РФА определены структурный и фазовый составы синтезированных наночастиц оксида цинка. ИК спектральным анализом определены пики поглощения характерные для ZnO.

Кожно-раздражающее действие лечебно косметического геля на основе наночастиц оксида цинка и серебра полученных нашим способом не было обнаружено (Протокол лабораторных испытаний №52 от 05.02.2024 Лаборатории отдела испытаний Ошского городского центра профилактики заболеваний и Госсанэпиднадзора с функциями координации деятельности службы по Ошской области).

Результаты и обсуждение

Химический состав и строение синтезированных наночастиц оксида цинка и серебра были определены рентгенофазовым анализом РФА (Рисунок 1) и инфракрасной спектроскопией (Рисунок 2).

Рисунок 1. График РФА наночастиц оксида цинка синтезированным химическим осаждением

Характерные пики оксида цинка были выделены в областях 31,76, 34,42, 36,25, 47,53, 56,60, 62,86, 66,37, 67,96, 69,09 2-Theta.

Рисунок 2. ИК-спектры пропускания наноструктурированного оксида цинка

При анализе ИК-спектроскопии наноструктурированного оксида цинка были выделены пики в полосе поглощения 436,63, 468,22, 517, 643,45 см-1 характерные для валентного колебания Zn–O, пики в полосе поглощения 871,82, 1379,49, 1559,79, 1629,85 см-1 для карбоксилат анионов СОО-, пики в полосе поглощения 1028,06, 2650, 2854,65, 3735,73 см-1 для О–Н группы, пики 2032,32, 2222,47, 2359,79 см-1 в полосе поглощения для функциональной группы О=С=О и 1384.89 см-1 характерной для функциональной группы С=О [7].

Выводы

Наночастицы оксида цинка обладают антибактериальным, ранозаживляющим эффектом и выраженной антимикробной активностью.

Раздражающий кожу эффект косметического лечебного геля, содержащего синтезированные наночастицы оксида цинка не был обнаружен.

Предложенный способ синтеза наночастиц позволяет получить чистые наночастицы оксида цинка без примесей.

Синтезированные наночастицы оксида цинка имеют гексагональную P63mc (186) кристаллическую структуру.