25 квітня 2025 року в Інституті біохімії ім. О.В.Палладіна НАН України відбулося чергове засідання загальноакадемічного міждисциплінарного семінару в галузі природничих наук «Актуальні питання фізико-хімічної та математичної біології».
З доповіддю «Нефункціоналізовані наночастинки та наноструктуровані поверхні як антивірусні/антимікробні агенти» виступив доктор фізико-математичних наук, професор Валерій Лозовський (кафедра теоретичних основ високих технологій Інституту високих технологій Київського національного університету імені Тараса Шевченка).
У своєму вступному слові головуючий засідання – академік НАН України Сергій Костерін розповів про науковий доробок доповідача, який стосується проблеми нанофізики в біології та медицині, дослідження особливостей взаємодії вірусів та мікроорганізмів з наночастинками та наноструктурованими поверхнями в умовах плазмонного резонансу.
У своєму виступі Валерій Лозовський підкреслив, що боротьба з інфекціями є одним із основних напрямів сучасної медицини. Втім, стандартні методи боротьби з інфекціями натикаються на протидію хімічним препаратам з боку вірусів/мікробів, що базується на процесах мутагенезу. Таким чином, можливість знаходження нових нетрадиційних методів боротьби з вірусними/бактеріальними інфекціями є актуальною проблемою сучасної біомедичної науки.
Доповідач відзначив, що в останні роки велика кількість наукових груп вивчає антивірусну/антибактеріальну дію наночастинок. Сукупно результати цих робіт демонструють універсальний характер взаємодії, а саме наночастинок, що виготовлені з різних матеріалів – металів, оксидів металів, напівпровідників, полімерів – з вірусами та бактеріями. Головною вимогою до наночастинок є їх розмір – вони повинні бути набагато меншими, ніж лінійні розміри вірусів. Аналіз властивостей взаємодії наночастинок з вірусами та мікробами дозволяє думати, що характерні риси такої взаємодії подібні до так званої ближньопольової взаємодії, яка відома в нанофізиці. Зокрема, аналіз процесів взаємної адсорбції наночастинки на наночастинці, показав, що якщо наночастинка невеликих розмірів адсорбується на більшу частинку, то фізична адсорбція відбувається так, що рівноважна відстань приблизно дорівнює розміру меншої частинки. Якщо взяти до уваги, що менша наночастинка має розміри декількох нанометрів, а велика є вірусом з розмірами декілька десятків нанометрів, то відстань між ними буде складати декілька нанометрів. Тобто хімічні зв’язки між наночастинками в принципі не можуть утворюватись. Якщо така система з двох наночастинок знаходиться під дією зовнішнього електромагнітного поля (наприклад поле денного освітлення) за рахунок ефекту посилення локального поля, то на поверхні більшої наночастинки формується область посиленого локального поля, що характеризується великими значеннями просторових похідних. Це означає, що в області посиленого локального поля виникають так звані пондеромоторні сили, що є причиною механічних напружень на поверхні наночастинки. Важливо, що такі сили, що виникають в оболонці вірусу, на поверхні якого адсорбується наночастинка, можуть деформувати цю оболонку аж до її руйнування.
Суттєво, що авторська модель взаємодії між наночастинкою та вірусом пояснює всі відомі на цей час риси антивірусної дії наночастинок, і в рамках цієї моделі можна запропонувати нові методи посилення антивірусної/антибактеріальної дії наночастинок в умовах плазмонного резонансу. Можна довести, що в умовах резонансу, коли так звана ефективна сприйнятливість системи (суспензія вірусів/бактерій з наночастинками в робочій пробірці або над наноструктурованою поверхнею золота) набуває максимальних значень, пондеромоторна сила може бути суттєво підвищена. І, таким чином, можна запропонувати додатковий інструмент для підвищення антивірусної/антибактеріальної дії нанооб’єктів. Зокрема, як було показано, взаємодія вірусу з наноструктурованою поверхнею золота в умовах плазмонного резонансу призводить до посилення дії поверхні золотої плівки більше ніж у два рази у порівнянні з дією наноструктурованої золотої поверхні, вздовж якої поверхневий плазмон не розповсюджується.
Доповідач відзначив, що дослідження з впливу наночастинок та наноструктурованих поверхонь на антивірусні/антибактеріальні властивості в умовах плазмонного резонансу проводяться й на теперішній час і будуть продовжені надалі.
Із запитаннями до професора Валерія Лозовського та обговоренням доповіді виступили: академік НАН України Сергій Комісаренко, академік НАН України Сергій Костерін, член-кореспондент НАН України Микола Куліш, доктор фізико-математичних наук Сергій Перепелиця, професори Влада Пашинська, Тетяна Борисова, Денис Колибо та інші.
Посилання на запис семінару: https://youtu.be/IcHLqxwiJzs
Фото: кандидат біологічних наук М.В.Григор'єва
За інформацією Інституту біохімії ім. О.В.Палладіна НАН України
