Наночастицы цинка - залог устойчивого и здорового общества

https://youtu.be/ipJ0VmoHGUc

 

Введение

В наше время, когда баланс между людьми и природой полностью вышел из-под контроля, мы должны позаботиться о том, чтобы у наших будущих поколений была земля, где они могли бы существовать. Пора признать тот факт, что «УСТОЙЧИВОСТЬ — ЭТО НОВЫЙ СТАНДАРТ». В свете пандемии COVID-19 и стремления всего мира к незыблемому будущему мы провели исследования по разработке технологии наночастиц цинка в качестве нового средства защиты от микробов как в школе, так и за ее пределами. Мы сформулировали экономически целесообразное и экологически безопасное решение как для инфекций, возникающих в результате инфекционных заболеваний (распространяющихся при физическом контакте), так и для сокращения применения потенциально токсичных синтетических материалов. Мы провели анализ текущей ситуации, когда пандемия потребовала превентивных мер в отношении проблем, преследующих современную гигиену, и теоретизировали их возможные решения. Вот так и родилась наша идея PRO VEST. Речь идет о жилете, предназначенном для предотвращения заболеваний и снижения зависимости от альтернатив, пагубно влияющих на окружающую среду. Срок службы короток даже у масок, и в связи с этим возможность повторного использования – это ключевой фактор нашего исследования, чтобы получить решение, нейтральное по  углеродной составляющей, насколько это возможно.

 

Обыкновенный жилет из хлопка изготавливается с добавлением наночастиц оксида цинка, покрытых экстрактом Tinospora Cordifolia (Тиноспора сердцелистная). Эти наночастицы по своей природе не подвержены воздействию микробов, и тиноспора могла бы стать средством борьбы с COVID-19, благодаря своим антимикробным и антивирусным свойствам. Таким образом, жилет сам по себе является антивирусной и антимикробной защитой.

Цели производства жилета следующие:

- синтез наночастиц оксида цинка

- проверочные тесты наночастиц оксида цинка

- наслаивание экстракта тиноспоры поверх наночастиц оксида цинка

- тест ИК-Фурье для подтверждения наслоения

- антибактериальные тесты наночастиц тиноспора-оксид цинка

- антивирусные тесты наночастиц тиноспора-оксид цинка

- интеграция с хлопком

 

Подробная компиляция идей и проведенных исследований –

 

Процедура

Мы синтезировали наночастицы в колледже Шиваджи Университета Дели, Северный кампус. Ниже приводится пошаговый отчет о синтезе наночастиц с использованием метода прямого осаждения.

• Приготовить стандартный раствор 0,5 М ацетата цинка (ZnC₄H₆O₄) в 100 мл этанола.
• Приготовить вторичный раствор 0,9 М гидроксида натрия (NaOH) в 500 мл этанола.
• Смешать растворы в соотношении 1:6, добавляя гидроксид натрия к ацетату цинка, используя пипетку и вводя раствор по стенкам мензурки.
• Постоянно перемешивать с помощью магнитной мешалки в течение 2 часов.
• Оставить на ночь, чтобы наночастицы сформировали осадок на дне мензурки.
• Используя пипетку, перенести раствор в равных количествах в 6 пробирок Фалькона (или центрифужных пробирок).
• Декантировать раствор после центрифугирования при 4 градусах и 5000 об/мин в течение 5 минут.
• Центрифугировать раствор с дистиллированной водой 2-3 раза для удаления ацетата натрия и этанола.
• Извлечь массу наночастиц из пробирки Фалькона с помощью шпателя и распределите их на фильтровальном ватмане, чтобы влага полностью впиталась. Затем измельчить массу наночастиц в мелкий порошок.

Получив подтверждение чистоты синтезированных частиц (прилагается ниже), приступим к нанесению на наночастицы экстракта тиноспоры сердцелистной (Tinospora Cordifolia), который специально был отобран по причине его широко известных антимикробных свойств и пригодности для наших нужд. Экстракт приготовлен по следующей методике:

• Точно отмерить 10 г стеблей тиноспоры с помощью весовых гирь.
• Тщательно стерилизовать стебли 70%-ным этанолом и дистиллированной водой не менее 40 секунд.
• Сделать однородную массу из стеблей тиноспоры и 30 мл дистиллированной воды, используя ступку и пестик.
• Поместить пасту в мензурку и, добавив к ней 80 мл, нагревать на газовой плите в течение 10 минут (учитывая, что 10 мл дистиллированной воды может испариться при нагревании).
• Отфильтровать смесь, используя фильтровальный ватман и коническую колбу.

 

Процесс наслаивания:

• Поместить 10 г массы наночастиц оксида цинка в 3 микропробирки Фалькона, находящиеся в ламинарном воздушном потоке, чтобы избежать загрязнения.
• Добавить в каждую из пробирок 1 мл дистиллированной воды и нагревать их в течение 10 минут, чтобы содержимое максимально растворилось.
• Разделить экстракт на 3 части объемом 0,5 мл, 1 мл и 2 мл, и добавить в три пробирки.
• Оставить в инкубаторе-шейкере на 4 часа, а затем центрифугировать при 1000 об/мин в течение 20 минут.
• Высушить полученный осадок при комнатной температуре. На последующих этапах исследования использовать супернатант.

 

Ссылка на результаты наблюдений: https://www.canva.com/design/DAFTVD5vvxQ/SG7GEvM1pZKcAOTISDNMAg/view?utm_content=DAFTVD5vvxQ&utm_campaign=designshare&utm_medium=link2&utm_source=sharebutton

 

Заключение:

Мы делаем вывод, что предлагаемое нами решение действительно обладает научной возможностью реализации наших предположений, на основании которых нами проведен технико-экономический анализ. Это самый легкий жилет из представленных на рынке - 4 грамма.

Согласно исследованию, на 1 кг ткани требуется всего 88 мг наночастиц серебра, следовательно, то же самое для наночастиц тиноспоры-оксида цинка.

Однако, серебро представляет угрозу для жизни человека, например, является единственной причиной аргирии и аргироза. И одна только пара антимикробных носков чешского производства с наночастицами серебра стоит 800 рупий! Но наш жилет должен быть экономичен и безопасен. Чтобы нам не был причинен вред в какой-либо форме, в нём будут использоваться наночастицы размером более 50 нм. Антипатогенные свойства нашего жилета рассчитаны на 70-80 стирок, проведенных после исследования – это почти 210 дней!

Для изготовления самого легкого жилета на рынке потребуется весьма небольшое количество наночастиц тиноспоры-оксида цинка. В качестве материала для жилета Pro-vest мы используем хлопок — он доступен по цене и лучше всего подходит для лета! Ориентировочная стоимость производства Pro-vest наименьшего размера составляет только 150 рупий.

Как насчет комбинированного предложения? Для предотвращения болезней и инфекций, передающихся воздушно-капельным путем, мы также запланировали производство Pro-маски с использованием хлопковой лайкры. Хлопковая лайкра - это смесь хлопка и эластана, при этом последний известен своей устойчивостью к износу по причине воздействия пота и моющих средств, что повышает долговечность конечного продукта.

В наш план также входит обработка лимонной кислотой, которая приводит к лучшей адгезии наночастиц тиноспоры-оксида цинка к ткани.

 

Список источников –

 

 

 

 

 

Выражаем благодарность Департаменту биохимии колледжа Шиваджи, Департаменту микробиологии Индийского политехнического института, Дели (IIT-Delhi), колледжу Рам Лал Ананд и Общеиндийскому институту медицинских наук, Дели (AIIMS Delhi), за предоставление нам разрешения на использование ресурсов для проведения нашего исследования