Спору нет: науке давно известно, что ионы серебра, образующиеся в процессе поверхностного окисления, смертельны для бактерий. Наночастицы серебра используются буквально везде: в косметических товарах, носках, контейнерах для хранения съестных припасов, стиральных порошках и распылителях, а также там, где хотелось бы избежать бесконтрольного распространения нежелательных микроорганизмов. 

Однако учёные подозревали, что металлические серебряные частицы и сами по себе могут быть токсичны для бактерий, в особенности для самых маленьких, размер которых не сильно больше 3 нм.

Так вот, публикация в журнале Nano Letters за авторством исследователей из Университета Райса(США) свидетельствует: это не соответствует истине.

Бактерия уничтожается ионами серебра, образовавшимися на поверхности наночастицы. (Иллюстрация Zongming Xiu / Rice University.)

В действительности, когда возможность окисления серебра исключена, наночастицы не представляют для бактерий никакой угрозы. Таким образом, поддавшись обаянию волшебного слова «нано», в огромной массе самых разнообразных продуктов применяют вещество, механизм действия которого так и не был до конца выяснен. С серебром это могло приводить к полной бесполезности сей добавки (и пустой переплате), а в случае с другими новомодными наночастицами, с попросту неизвестными токсичностью и способностями воздействовать на экологию в различных условиях, последствия могут быть куда печальнее.

Теперь мы всё знаем: нерастворимые серебряные наночастицы не убивают клетки при прямом с ними контакте. Однако после активации окислением растворимые ионы где-то поблизости от бактерии замечательно справляются со своими киллерскими обязанностями. Чтобы получить этот простой ответ, учёные начали с разделения частиц по размерам, так как им казалось, что токсичность наночастиц может быть обратно пропорциональна их габаритам. Первые результаты испытаний частиц 3–11 нм оказались… бессистемными, что, конечно, огорчало.

Именно тогда пришла идея протестировать токсичность наночастиц в анаэробной среде — в бескислородной камере, дабы ограничить релиз ионов серебра. В таких условиях все серебряные частицы оказались намного менее токсичными для микробов, чем ионы серебра. После этого было принято решение провести и сам синтез наночастиц в полностью бескислородных условиях, чтобы гарантированно исключить даже малейшую вероятность окисления. В этом случае наночастицы не проявляли совершенно никакой токсичности по отношению к бактериям даже в концентрациях, достигающих 195 частей на миллион. Для сравнения: концентрации ионов серебра в 15 частей на миллиард (!) достаточно, чтобы убить все присутствующие в растворе бактерии. Это означает, что токсичность наночастиц серебра по меньшей мере в 7 665 раз ниже токсичности его ионов. Или, говоря проще, она пренебрежима.

Почему это важно? Всегда нужно знать, что именно определяет то или иное свойство, чтобы получить шанс им управлять, не попадая в прескверные ситуации. Например, в случае с E. coli ионы серебра стимулируют рост этой бактерии, если их концентрация в растворе слишком мала, чтобы убить её. А это уже вред, который можно нечаянно причинить, просто положив что-то серебряное в воду и не обеспечив достаточного количества кислорода под крышкой.

Итак, для того чтобы наночастицы серебра были по-настоящему эффективными, необходимо научиться контролировать скорость релиза ионов для достижения их желаемой концентрации.