Экологичный подход к улучшению функциональности медицинских текстилей с использованием наночастиц ZnO

Более чистые и безопасные медицинские ткани

Больничные халаты, маски и постельное белье должны защищать пациентов и медицинский персонал от микробов и вредного ультрафиолетового (УФ) излучения, но сами ткани со временем могут становиться тоньше, неудобными или терять защитные свойства после многократных стирок. В этом исследовании представлен деликатный, экологичный способ модернизировать обычные хлопковые исмеси хлопок–полиэстер так, чтобы они лучше противостояли микробам и блокировали УФ‑излучение, оставаясь прочными и пригодными для массового использования в медицинской среде.

Почему повседневным смесям нужна модернизация

Многие униформы и медицинские ткани изготавливают из смесей хлопка и полиэстера, потому что они прочные, не мнутся и недороги. Однако такие ткани со временем образуют катышки, могут быть шершавыми и обеспечивают лишь ограниченную встроенную защиту от бактерий и УФ‑лучей. Традиционные методы придания антибактериальных или солнцезащитных свойств часто опираются на агрессивные химикаты, которые быстро вымываются или вызывают экологические и безопасностные вопросы. Авторы искали более «зеленый» подход, совместимый с существующими промышленными процессами, используя мягкие биологические обработки для подготовки поверхности ткани к более надежному удержанию защитных частиц.

Использование природных «инструментов» для подготовки ткани

Исследователи обратились к ферментам — белкам, действующим как природные катализаторы — чтобы деликатно «полировать» поверхность ткани перед нанесением мелких частиц оксида цинка. Они использовали два типа целлюлаз, один из которых эффективен в слабо‑кислой среде, другой — в нейтральной, для обработки чистого хлопка и смесей хлопок–полиэстер. Эти ферменты подтачивают свободные поверхностные волокна и частично разрывают некоторые химические связи в компонентах хлопка и полиэстера. В результате поверхность ткани становится более гладкой на ощупь, но при этом обогащается химическими группами, которые могут притягивать и удерживать металлосодержащие частицы.

Выращивание защитных частиц прямо на волокнах

Вместо простого погружения тканей в готовую суспензию частиц команда формировала наночастицы оксида цинка непосредственно на и внутри ткани с помощью золь‑гель процесса, проводимого в воде. Сначала ферментативно обработанные текстили пропитывали раствором солей цинка, где вновь образованные поверхностные группы волокон притягивали ионы цинка. Затем, тщательно регулируя температуру и степень щелочности, эти ионы преобразовывали в твердые наночастицы оксида цинка, которые росли на месте на волокнах. Микроскопические изображения показывали равномерное покрытие поверхности ткани тонким, непрерывным слоем мелких частиц, а элементный анализ и инфракрасная спектроскопия подтвердили наличие и прочное прикрепление оксида цинка после обработки и даже после нескольких циклов стирки.

Борьба с микробами и защита от солнца

Улучшенные ткани протестировали против нескольких проблемных микроорганизмов, включая распространённые патогенные бактерии и грибок. Образцы, активированные ферментами и затем насыщенные оксидом цинка, показали значительное снижение числа жизнеспособных микроорганизмов даже после пяти циклов стирки, имитирующих промышленные условия. Для сравнения, необработанные и обработанные только ферментами ткани не демонстрировали выраженного антимикробного эффекта. Те же модифицированные текстили проверяли на способность блокировать УФ‑излучение. Если исходные хлопок и смеси хлопок–полиэстер обеспечивали лишь слабую или умеренную УФ‑защиту, то ткани, обработанные оксидом цинка, достигли наивысшего класса защиты, применяемого к одежде, и это свойство сохранялось при многократных стирках. Ткани, активированные ферментом, работающим в кислой среде, как правило, удерживали немного больше частиц и обеспечивали несколько лучшую защиту по сравнению с обработанными нейтральным ферментом.

Что это значит для будущей защитной одежды

Проще говоря, исследование показывает, что деликатная подготовка текстиля с помощью ферментов позволяет значительно улучшить его способность фиксировать защитные частицы оксида цинка, создавая медицинские ткани, способные уничтожать микробы и экранировать вредное УФ‑излучение, при этом выдерживая повседневную стирку. Поскольку подход основан на водной обработке и ферментах, уже известных текстильной промышленности, он предлагает практичную и более экологичную альтернативу агрессивным химическим или энергоёмким методам. Такое сочетание биотехнологий и нанотехнологий может привести к более безопасной, долговечной защитной одежде для медицинского персонала и пациентов без ущерба для комфорта или экологичности.

Цитирование: Zagloul, T.M., Hassan, T.M. & Al-Balakocy, N.G. Green approach for improving functionality of medical protective textiles using ZnO NPs. Sci Rep 16, 8491 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39660-8

Ключевые слова: медицинские текстили, антибактериальные ткани, наночастицы оксида цинка, экологичная отделка, одежда с защитой от УФ