Галлуазит — перспективный природный наноматериал

Исследователи представили в журнале Advanced Materials широкий спектр применения галлуазитовых глиняных нанотрубок.

Галлуазит — это природный биосовместимый наноматериал, доступный тысячами тонн по низкой стоимости, что делает его хорошим кандидатом для наноархитектурных композитов. По химическому составу он схож с каолином и может рассматриваться как свёрнутые листы каолина с внутренним диаметром 10–20 нм, внешним диаметром 40–70 нм и длиной 500–1500 нм. Внутренняя сторона галлуазита состоит из Al₂O₃, а внешняя — в основном из SiO₂.

Внутренний просвет галлуазита можно увеличить травлением до 20–30% от объёма трубки и использовать как природный наноконтейнер для загрузки и контролируемого высвобождения химических агентов. Эти керамические нанотрубки образуют «скелет» в объёме полимеров, усиливая прочность и адгезивность композита. Эти «скелетные кости» могут быть загружены активными соединениями, подобно тому, как настоящие кости содержат костный мозг, что придаёт полимерам дополнительную функциональность (антимикробную, противостарительную, антикоррозионную, огнезащитную).

Галлуазитовые трубки могут инкапсулировать ферменты для более длительного хранения, работы при повышенных температурах и расширения функциональности, при этом отверстие трубки позволяет малым молекулам субстрата проникать внутрь для биокатализа. Загрузка ДНК в галлуазит — ещё одно перспективное направление исследований. Как функциональные наноблоки, галлуазитовые трубки могут использоваться для сборки на биологических клетках, например, для формирования споро-подобных микробных оболочек, придающих микроорганизмам дополнительные функции.

Исследования in vitro и in vivo на биологических клетках и червях указывают на безопасность галлуазита. Более того, он может хранить и высвобождать молекулы контролируемым образом, что делает эти крошечные контейнеры привлекательными для применения в доставке лекарств, антимикробных материалах, самовосстанавливающихся полимерных композитах и регенеративной медицине.

Однако материал не является биодеградируемым, поскольку в организме нет биологических механизмов для разложения этого алюмосиликата. Его нельзя вводить внутривенно в кровь, но он может использоваться для наружного медицинского лечения с медленным высвобождением инкапсулированных препаратов (например, в кремах, имплантатах или при обработке ран тканей).