Применение
наночастиц меди
в аграрной промышленности

Tilda Publishing

Токсичность наночастиц зависит от множества факторов, таких как свойства поверхности, покрытие, структура и размер. Но все эти факторы могут быть убраны в процессе разработки.

По данным исследований профессоров Рейнско-Вестфальского технического университета наночастицы золота не оказывают негативного влияния на эпителиальные клетки, клетки-пожиратели и клетки меланомы. Было выявлено, что клетки человека наиболее чувствительны к наночастицам золота размером 1,4 нанометра. Что интересно, такой же размер имеет молекула воды.

В обзоре 2005 года, на который ссылаются более 4000 научных групп, не было обнаружено выделения маркеров стресса для клеток, и снижалось количество свободнорадикального кислорода и нитритов. Сходные данные были получены при воздействии на раковые клетки наночастиц размером от 14, 50 и 75 нм. Наночастицы проникали в клетки и скапливались в везикулах, не влияя на ядро.

Медь – это известное лечебное средство, которым пользовались еще греческие целители. Они использовали медь в качестве лекарства против воспаления миндалин и проблем со слухом, а русские знахари использовали медные монеты для избавления от проблем со спиной, полиартрита и инфекционных заболеваний.

Первые серьезные попытки по изучению лечебных свойств меди в России были предприняты инженером Ниной Михайловной Сафоновой. В 1958 году она выступила с докладом о том, что медь обладает рядом целебных свойств. А С 1975 года врачи стали применять медные диски при лечении заболеваний кожи и обрабатывать раны медной водой. [7]

Естественно, лечение медными дисками малоэффективный способ, и сейчас ученые делают медь наноразмерной, чтобы увеличить ее проникновение в глубокие слои кожи. Давайте подробнее рассмотрим ее эффективность на основе исследований.

МЕДЬ - ЛЕЧЕБНОЕ СРЕДСТВО ДЛЯ РАСТЕНИЙ

Патогенные грибы вызывают ряд заболеваний на различных промышленных, садовых, декоративных и дикорастущих видах растений. Среди методов борьбы наиболее распространенным является применение фунгицидов широкого спектра воздействия. Однако грибы могут вырабатывать защитные механизмы против пестицидов и адаптироваться путем мутаций, что приводит к потере эффективности фунгицидов.

Показана деформация Фузариума паслёнового при обработке наночастицами серебра.

В связи с постоянной адаптацией грибов, необходимо исследовать альтернативу, которая будет более устойчива, чем обычные фунгициды. И ученые из индийского автономного инженерного колледжа одними из первых начали проводить исследования противогрибковых эффектов наночастиц меди. Их опыт показывает, что наномедь способна угнетать даже такой гриб, как черная плесень. Она чаще всего обнаруживается в богатых целлюлозой строительных материалах из влажных или поврежденных водой зданий. Дома, пораженные грибком, в старину сжигали целиком, чтобы он не перешел на деревянные конструкции других соседних зданий, так как черная плесень способна полностью превратить доску в труху всего за пару месяцев. [2]

Еще один опыт мексиканских ученых показал эффективность противогрибкового действия наночастиц меди. Они провели эксперимент, в котором заразили грибом картофель, а позже обрабатывали его наномедью. Результат не заставил себя долго ждать и по истечении 6 дней рост колоний был снижен.Такой эффект вызван тем, что наночастицы проникают вглубь грибка и нарушают процессы роста и деления. Ученые пришли к выводу, что "наноматериал может быть полезен для борьбы с патогенными грибами, которые влияют на сельскохозяйственные и лесные виды в глобальном масштабе."[3]

В 2008 году индийский центр экологических исследований и технологий провел исследования на антибактериальные свойства наночастиц меди с использованием золотистого стафилококка, кишечной палочки и сенной палочки. Средние размеры наночастиц меди, определенные методом просвечивающей электронной микроскопии, составили соответственно 3 нм и 9 нм. Энергодисперсионные рентгеновские спектры наночастиц серебра и меди показали, что в то время как серебро находилось в чистом виде, на наночастицах меди существовал оксидный слой. Учеными было установлено, что чувствительность бактерий к наночастицам изменяется в зависимости от вида микроорганизмов.

В этом же исследовании было доказано, что сочетание наночастиц серебра и меди может дать более полный бактерицидный эффект в
отношении смешанной популяции бактерий, но более подробно мы поговорим чуть позже.[4]

Механизм воздействия наночастиц металлов на бактерии мы описывали ранее.
Если коротко: наночастица меди разрушает клеточную стенку бактерий, что приводит к ее гибели.

Не стоит забывать, что еще одной основной причиной потери агрокультур является порча их различными микроорганизмами. Поэтому важно рассмотреть влияние наночастиц меди на почву и растения.

Обработка почвы

Ученые Шах и Ирина Белозерова в 2009 исследовали влияние наночастиц меди на общие почвенные микробы. Они провели ряд экспериментов на влияние меди высокой и низкой концентрации на прорастание семян салата. Эксперименты проводились путем посадки семян сразу после введения наночастиц в почву. В первый день обработки почвы наночастицами меди не было зафиксировано изменений. После 15 дней наблюдений было замечено улучшение роста корней и стеблей. По итогу они обнаружили, что наномедь не только отрицательно влияет на патогенные микроорганизмы, но и не токсична по отношению к самой почве.[5]

Наночастицы меди, при попадании в почву образуют легко растворимые соединения, которые могут быть использованы растениями в качестве микроэлементов. Таким образом растения самостоятельно очищают почву от содержания меди, и получают дополнительную микроэлементную базу. Наночастицы меди имеют сниженную нагрузку на почву – она не засоряется, и не требует дополнительных удобрений для восстановления плодородности.

Исследования Миланского университета привели к тому, что наночастицы меди имеют поражающий эффект для бактерии рода Ксантомонас. Эта бактерия вызывает гниение стеблей, листьев и плодов многих сельскохозяйственных видов растений, в том числе цитрусовых, риса и граната. Спустя 15 дней средний балл заболеваемости у всех растений, подвергнутых нанообработке, как до, так и после опрыскивания был меньше по сравнению с растениями, обработанными водой. Результаты исследования показали, что наночастицы меди полностью подавляют рост бактериальной популяции при нужной концентрации. Этот эксперимент в очередной раз подтверждает эффективность наночастиц против грамотрицательных бактерий.[6]

Показано снижение колонизации бактерий в устьицах и вокруг устьиц листьев граната, обработанных наномедью (слева) по сравнению с необработанным контролем (справа).

Чуть выше в статье мы говорили, что растворы с наночастицами меди и серебра могут давать более широкий спектр противомикробного действия. Наша команда разработала собственный продукт на основе наночастиц серебра и меди. В его действии вы можете убедиться по рисункам ниже.

В результате исследований мы доказали, что наночастицы меди и серебра оказывают действие не на само растение, а на грибы и бактерии. Таким образом, растение не тратит энергию на борьбу с вредителями, а рост происходит в соответствии с условиями.

Важно, что средство с наночастицами серебра и меди безопасно для потребителя - содержание меди и серебра на созревших плодах минимальное и по уровню не превышает общей минерализации воды и плода. Соответственно растения обработанные средством можно употреблять «с грядки», не опасаясь отравлений и побочных эффектов.

На данный моменты мы ведем обширные полевые испытания нашего продукта (20 тыс. га). По первичным данным по меди уже есть результаты, в которых видно, что увеличивается: