АО Технопарк Слава
+7 (495) 332-83-00

Технологический центр коллективного пользования АО «Технопарк Слава» представил проект в образовательном центре «Сириус»

8 Августа 2017

В июле в образовательном центре «Сириус» 400 юных исследователей и изобретателей в течение месяца работали по 12 научным направлениям, курируемым ведущими российскими технологическими компаниями и вузами. Главной целью июльской образовательной программы было решение школьниками инженерных, технологических, исследовательских практических задач.

Технологический центр коллективного пользования по направлению «Нанотехнологии и наноматериалы» АО «Технопарк Слава» представил свой проект в направлении «Персонализированная медицина». Тема проекта: «Биоцидное покрытие для персональных устройств», куратором данного проекта стал заместитель руководителя ТЦКП, кандидат физико-математических наук Иван Сергеевич Тимофеев.

Актуальность данного проекта связана с повседневным использованием различных "персональных устройств": компьютер, смартфон, шариковые ручки, фитнес-трекеры и т.д.  Одним из популярных гаджетов на данный момент является фитнес-трекер. Мониторинг широкого спектра персональных параметров подразумевает использование фитнес-трекеров 24 часа в день. Однако браслет трекера является ещё и местом скопления и развития большого количества микроорганизмов, в том числе и патогенных. Сложная геометрия браслета затрудняет его полную очистку. Это увеличивает риск различных заражений микроорганизмами трекера.

Известно, что введение наночастиц серебра в объем материала или нанесение их на поверхность изделий позволяет придать им антивирусные, антибактериальные, антигрибковые свойства. Наночастицы серебра имеют большую удельную площадь поверхности, что увеличивает область контакта серебра с бактериями или вирусами, значительно улучшая бактерицидное действие серебра, его адсорбцию клеткой и транспортировку через клеточную мембрану.

В ходе выполнения проекта команда решила задачу по созданию покрытия для фитнес-трекера, обладающего биоцидной активностью, износостойкостью и безопасного для здоровья человека. В качестве объекта исследования был выбран один из наиболее популярных фитнес-трекеров Xiaomi Mi Band.

Руководитель проекта отметил, что вся команда быстро включилась в работу. Подобный факт можно объяснить многоступенчатым отбором претендентов. Участниками образовательного центра «Сириус» могут стать школьники, продемонстрировавшие выдающиеся успехи в науках: математике, физике, химии и биологии.

В команде собрались школьники со всех уголков страны (рис.1): Максим Ефремов (город  Красноярск  МБОУ СШ № 64), Паша Сарыков (город Екатеринбург МАОУ СОШ с углубленным изучением отдельных предметов №178), Ефим Шейнрок (город Первоуральск, МАОУ «Лицей №21»). Максим участвовал в межрегиональном конкурсе проектов "Сириуса", Паша и Ефим защищали свои проекты на Всероссийском конкурсе проектных работ школьников. За месяц, проведенный в центре, мальчишки почувствовали себя настоящими учеными, за время выполнения проекта они смогли не только применить на практике свои уже имеющие знания из областей химии, физики, биологии, математики, но и получить новые навыки. Так, например, ребята освоили технику работы в условиях современной лаборатории, получили хороший опыт работы на высокотехнологичном лабораторном оборудовании, основы материаловедения, основы микробиологии, научились правильно обрабатывать результаты полученных исследований, изучили основы экономических исследований. Все ребята в этом году перешли в 11 класс, поэтому их основной задачей на ближайшее будущее это успешная сдача ЕГЭ и поступление в ВУЗ.

фото1.jpg

Рис.1 Команда юных ученых.

В течение месяца под руководством Ивана Сергеевича ребята трудились над проектом «Биоцидное покрытие для персональных устройств».

Разрабатывая биоцидное покрытие, команда предложила несколько вариантов полимерных матриц для покрытия браслета. В ходе мозгового штурма ребята предложили три варианта – резина марки В-14(Производства компании ООО НПФ "Резинотехсервис"), клее БФ-6 и лаке для ногтей. В качестве бактерицидного агента использовался коллоидный раствор наночастиц серебра в изооктане торговой марки «Ag-bion».

Экспериментально было установлено, что концентрация биоцидной добавки в полимерной матрице не должна превышать 30%. При превышении концентрации идет расслоение системы матрица-добавка. Покрытие на основе выбранных матриц с использованием «Ag-bion» с концентрацией менее 25% демонстрировало стабильность в течении всего времени проведения экспериментов. 

Ключевым этапом в экспериментальной работе над проектом являлось определение бактерицидных свойств новых покрытий для трекера. Первые эксперименты показали зависимость биоцидные свойства покрытия от концентрации наночастиц. Команда освоила метод спектрофотометрии и выполнила входной контроль концентрация наночастиц в исходном растворе, который составил - 0,27 мг/мл. Полученные результаты соответствуют заявленным данным производителя.

Эксперт в области микробиологических исследований, Кошкарёва Кира – магистр Сколтеха провела консультацию и мастер-класс. В ходе мастер-класса были изучены основы работы с питательными средами и микроорганизмами. В качестве основной методики испытания был выбран метод посева «газоном» на среды: Сабуро, Чапека и LB. В качестве бактериального материала использовались смывы с рук (см. рис.2), с поверхностей в местах общественного пользования, персональных устройств (телефоны, клавиатура), а также споры плесени, выросшей на клубнике.

фото2.png

Рис 2. Образцы трекера в Чашке Петри со средой LB. 1- образец трекера без покрытия, 2-4- трекер с нанесенным покрытием на основе резины с добавлением Ag-bion: 10%, 20%, 15% соответственно. 

Статистических анализ количества колониеобразующих единиц позволил установить минимальные значения концентрации Ag-bion, необходимые для создания биоцидного покрытия на основе трех различных матриц.  В покрытие на основе резины необходимо добавить 5% биоцидного агента, 15% для лака и клея.

            Для изучения износостойкости команда правела натурные эксперименты с нанесенным покрытием на крышку мобильного телефона и браслеты трекера. Далее, используя высокоточные аналитические весы регистрировалась масса покрытия и её унос. В качестве характерного примера на рисунке 3 представлены результаты по испытанию покрытия на основе лака, нанесенного на крышку мобильного телефона.

фото3.png

Рис 3. Квадратами отмечены измерения массы крышки мобильного телефона с нанесенным покрытием, в зависимости от времени. Красная прямая- экстраполяция экспериментальных данных методом наименьших квадратов.

Участники команды определили время жизни покрытия проводя ежедневные измерения уносы массы и экстраполировали данные методом наименьших квадратов. Срок службы покрытия толщиной 40 мкм на основе лака, с добавлением 10% биоцидного агента составил 180 дней.

На финальном этапе команда показала перспективы коммерциализации проекта. Например, стоимость входящих компонентов для создания покрытия на основе лака с добавлением 10% Ag-bion составляла всего 6 рублей. Ребята разработали несколько вариантов упаковки финального продукта.

Из десяти проектов направления «Персанолизированнная медицина» эксперты выбрали «Биоцидное покрытие персональных устройств» для представления на итоговой конференции июльской смены «Большие вызовы».

Источник: https://sochisirius.ru/news/1394 


Все новости