Диссертация на соискание степени кандидата физико-математических наук на тему «Генерация наночастиц металлов подгруппы меди лазерным излучением и их антибактериальное применение» >>>>>

Вклад диссертанта в выполнение гранта:

Были разработаны эффективные лазерные методы инактивации бактериальных биопленок пищевых патогенов на основе наночастиц металлов подгруппы меди.

Исследования проводились в том числе и на планктонной культуре (Staphylococcus aureus) с использованием покрытий на основе коллоидных наночастиц серебра, полученных на фемтосекундном лазере. В результате исследований было выявлено, что эффект антибактериальных покрытий на основе наночастиц недолог. После первого применения они становятся непригодными. Также, их действие распространяется в основном только на бактерии, которые непосредственно соприкасаются с наночастицами. Кроме того, использование коллоидных наночастиц не позволяет достичь концентрации, необходимой для инактивации бактериальных биопленок.

В связи с этим был разработан и апробирован метод лазерного прямого переноса металлических нанопленок на бактериальные биопленки в виде наночастиц, в результате которого наночастицы металлов подгруппы меди с концентрацией порядка 20-30 мкг/см² наносятся сверху, непосредственно на бактерии. В исследованиях использовались суточные биопленки: Salmonella, Listeria Monocytogenes, Pseudomonas. Aeruginosa, Staphylococcus aureus. Исследования показали, что наночастицы металлов серебра и меди обладают выраженными антибактериальными свойствами. Полученные результаты демонстрируют практически полное подавление роста микроорганизмов, что проявляется значительным снижением количества КОЕ изучаемых бактерий.

Антибактериальный эффект наночастиц был подтвержден при обработке образцов поверхностей, используемых в пищевой промышленности (полимеры, сталь, керамика) с предварительно выращенными на них бактериальными биопленкам.

В рамках выполнения гранта диссертантом опубликованы 5 статей в изданиях первого, второго и третьего квартиля:

-Nastulyavichus A.A., Kudryashov S.I, Ionin A.A., Yushina Yu. K., Semenova A.A., Gonchukov S.A.  Focusing effects during ultrashort-pulse laser ablative generation of colloidal nanoparticles for antibacterial applications //Laser Physics Letters. – 2022. – Vol. 19. – №. 6. – P. 065601. – DOI 10.1088/1612-202X/ac642e.

-Nastulyavichus A.A., Kudryashov S.I., Ionin A.A., Gonchukov S.A. Optimization of nanoparticle yield for biomedical applications at femto-, pico-and nanosecond laser ablation of thin gold films in water// Laser Physics Letters. – 2022. – Vol. 19. – №. 4. – P. 045603. – DOI 10.1088/1612-202X/ac581a.

-Nastulyavichus A.A., Kudryashov S.I, Tolordava E.R., A.A. Rudenko, D.A. Kirilenko, Gonchukov S.A.,  Ionin A.A., Yushina Yu. K. Generation of silver nanoparticles from thin films and their antibacterial properties //Laser Physics Letters.-2022.-Vol.19.-№.7-P. 075603.-DOI 10.1088/1612-202X/ac7137.

-Nastulyavichus A., Smirnov N., Kudryashov S. Quantitative evaluation of LAL productivity of colloidal nanomaterials: which laser pulse width is more productive, ergonomic and economic? //Chinese Physics B.– Vol. 31.№.7.-P. 077832022. – 2022. DOI 10.1088/1674-1056/ac5602

-Nastulyavichus A., Shahov P., Khaertdinova L., Tolordava E., Saraeva I., Yushina Yu.,  Rudenko A., Ionin A., Khmelnitskiy R., Khmelenin D., Borodina T., Kharin A., Kudryashov S. Bactericidal impact of nickel-oxide nanoparticles on foodborne pathogens: Complementary microbiological and IR-spectroscopic insights //Applied Surface Science. – 2021. – V. 558. – P. 149857.- DOI 10.1016/j.apsusc.2021.149857