Маленькие герои с большим потенциалом

Например, наночастицы из серебра обеспечивают гигиеническую чистоту. Но не являются ли наночастицы при всех их преимуществах фактором риска для владельцев СА? Как нужно правильно ухаживать за своим аппаратом, чтобы не повредить нанопокрытие? Об этом и многом другом читайте в статье главного редактора журнала «Spektrum Hören» Ани Фациус, опубликованной в журнале «Hörakustik».

Слово «нано» происходит от греческого «nanos» – «карлик». Один нанометр соответствует одной миллионной доле миллиметра (1 нм = 0,000001 мм). Чтобы лучше это понять, приведем такой пример: на поверхности точки, завершающей это предложение, находятся 10 миллиардов наночастиц.

Наночастицы могут иметь разные формы: конус, шар или трубка. Существуют также разветвленные «огромные молекулы» или многослойные частицы. Наночастицы также встречаются в природе (например, пыльца растений, частицы, выделяющиеся во время лесных пожаров, извержения вулканов, горения свечи). Самые маленькие компоненты схемы микропроцессоров имеют размер от 30 до 60 нанометров.

Крохотные наночастицы приносят большую пользу во многих сферах человеческой деятельности. Нанотехнологии используются и в слуховых аппаратах: слабослышащие люди хотят, чтобы риск отказа техники из-за влажности и коррозии на протяжении многолетнего ношения был как можно меньше. В ответ на это производители слуховых аппаратов предлагают, например, заушные СА с корпусом, покрытым термически зафиксированной наноизоляцией, на 100% отталкивающей влагу.

Рис. 1. Поверхность с просто очищаемым нанопокрытием (внизу) и без него (вверху).

Нанопокрытие на слуховых аппаратах – это отталкивающее грязь, сверхтонкое и пропускающее воздух покрытие, которое бифункционально связано с защищаемой поверхностью. После нанесения такого покрытия наночастицы самостоятельно располагаются в правильном положении. Снаружи наночастицы образуют молекулярную структуру, у которой так называемая глубина шероховатости в 5000 раз меньше, чем у непокрытых элементов. Это значит, что влага, а также грязь, жиры, масла и кислоты на такой максимально «выглаженной» поверхности имеют гораздо меньше точек, за которые могут зацепиться. Вместо этого они скатываются в виде капель или легче смываются, что упрощает уход за техникой.
 
Наряду с вышеперечисленными свойствами нанопокрытие делает поверхность неуютной для бактерий и прочих микроорганизмов, так как они уже не имеют оптимальных жизненных условий (влажность, частицы кожи и т.д.). Многие производители покрывают нанопокрытием каждый компонент слухового аппарата. Благодаря этой особой обработке поверхности внутрь проникает меньше веществ, которые могут нарушить работоспособность аппарата, что значительно снижает частоту ремонта.

Рис. 2. Здесь изображены два слуховых аппарата, подвергнутые интенсивному 5-недельному тесту, который имитировал ношение в реальных условиях в ускоренном времени. Внизу аппарат с нанопокрытием.

Наночастицы в борьбе против болезнетворных микробов

Вот уже несколько лет изделия отопластики защищают с помощью антибактериального покрытия, потому что они, особенно изделия из силикона, плохо защищены от обсеменения бактериями. Антибактериальное действие основывается на использовании специальных лаков, содержащих в наномасштабах такие вещества, как серебро, триклозан или стекломатериал.

Рис. 3. На необработанных ушных вкладышах из силикона уже через короткое время начинается неограниченный рост бактерий. На вкладышах из силикона с антибактериальным покрытием этот рост своевременно замедляется, в результате чего бактерии погибают.

Как это действует на практике? На поверхности металлического серебра постоянно образуются положительно заряженные ионы, которые разрушают энзимы, необходимые для нормального обмена веществ у бактерий. Ионы проникают сквозь клеточные мембраны, дестабилизируют плазму клетки и тормозят размножение бактерий. На вирусы они оказывают лишь небольшое воздействие, однако в данном случае важнее то, что они мало влияют на естественные климатические условия в слуховом проходе.

Триклозан – химическое вещество, предназначенное для дезинфекции и консервирования. Благодаря антибактериальному действию его используют в кремах от прыщей, зубных пастах, эликсирах для полоскания полости рта, мылах и дезодорантах.

Стекломатериалы в наномасштабе, возникающие путем химического соединения с пластмассовой основой, создают поверхность, на которой не могут закрепиться влага, загрязнения или микроорганизмы. У изделий отопластики, покрытых лаком со стекломатериалом, степень сцепления находится в диапазоне значений, которые не позволяют микроорганизмам развиваться, отчего сама структура поверхности играет роль антибиотика.
 
Слухопротезисты справедливо полагают, что изделия отопластики, подвергающиеся формовке или создающие сильное уплотнение, которые необходимо носить постоянно (например, антифоны), должны иметь защитное покрытие. Без такого покрытия слух, конечно, все равно будет защищен от шума, но вероятность возникновения воспаления ушей и экземы слухового прохода может возрасти.

Правильная чистка для здоровых ушей

При ношении слуховые аппараты находятся в постоянном контакте с разными естественными и искусственными веществами, например ушной серой, пóтом, естественной кислотной оболочкой кожи, кремами для кожи, лаками и гелями для волос, пудрой. На коже также обитают бактерии и грибки, которые комфортно себя чувствуют на загрязненной поверхности слухового аппарата.

Если аппараты не имеют нанопокрытия, слухопротезисты рекомендуют ежедневно ухаживать за ними с помощью специальных чистящих средств. Кроме этого, сушка слухового аппарата удаляет из него влагу и может предотвратить коррозию металлических компонентов. Некоторые электронные устройства для сушки оказывают эффективное антибактериальное действие посредством ультрафиолетового облучения (длина волны от 100 до 280 нм), при этом содержащийся в воздухе кислород превращается в озон, и окисляющее действие молекул озона убивает бактерии, вызывающие запах. Таким же образом можно ухаживать за индивидуальными средствами защиты слуха, например антифонами и гидроплагами.

Рис. 4. Ионы серебра поднимаются на поверхность слухового аппарата, где они убивают бактерии.

Возникает вопрос: как можно ухаживать за слуховыми аппаратами, имеющими нанопокрытие? Раньше производители давали рекомендации относительно продуктов, которые нельзя применять для чистки аппаратов. Например, для этого не подходят жидкие очистители, так как они могут размягчать поверхность термопластического корпуса. При этом жидкость проникает в материал корпуса, и это может привести к тому, что верхнее покрытие будет сниматься наподобие шкурки. Кроме этого, не рекомендуется использовать щеточки для чистки, так как щетина царапает поверхность и тем самым может уничтожить защитное действие нанопокрытия. То же самое относится к использованию зубной щетки, острых предметов или грубых салфеток.

Рис. 5. Исследование под электронным микроскопом показывает величину частичек серебра и их распределение (темные точки) в нанопокрытии на корпусе внутриушного слухового апппарата. Величина частиц составляет от 4 до 12 нм.

Какие средства можно применять для чистки таких слуховых аппаратов? В качестве альтернативы предлагаются, как вариант, влажные дезинфицирующие салфетки без спирта. Слуховой аппарат, ушной вкладыш или аксессуар (например, FM-систему) протирают сначала влажной салфеткой, затем выжидают не менее минуты и после этого протирают уже насухо гигроскопичной тканью.
 
Для людей, которые часто страдают от инфекции слухового прохода, разработаны специальные дезинфицирующие карандаши, которые содержат чистящую жидкость, полученную на основе нанотехнологий. Нанопленка сглаживает корпус слухового аппарата и уменьшает потребность в чистке. После того как корпус СА или изделие отопластики будет полностью покрыто этой жидкостью, проводить механическую чистку с помощью ткани не рекомендуется. Вместо этого пленка должна высохнуть на воздухе. Однако производители слуховых аппаратов, исходя из собственного практического опыта, сомневаются в эффективности самостоятельно нанесенного нанопокрытия и не рекомендуют покупать подобные карандаши.

Рис. 6. Так выглядит под микроскопом поверхность ушного вкладыша с нанопокрытием, нанесенным с помощью специального лака.

Ушные вкладыши с нанопокрытием, которые носят внутри уха, особенно силиконовые, необходимо чистить ежедневно с помощью мягких чистящих средств (к примеру, гигиенической пены) или специальных шипучих таблеток. Производители утверждают, что пока лаковый слой не нарушен, антибактериальное действие сохраняется. Примерно через 2-3 года до 50% серебряных частиц могут быть израсходованы, после чего покрытие рекомендуется обновить. В отличие от вкладышей на корпусах слуховых аппаратов нанопокрытие удерживается чрезвычайно прочно – до шести лет. Только механическое изнашивание и использование поверхностно активных веществ при чистке может сократить срок службы слухового аппарата. Гораздо важнее внутренняя нанозащита, которая при ношении и чистке аппарата сохраняется в неприкосновенности.

Могут ли наноматериалы приносить вред?

Для того чтобы ответить на этот вопрос, определим различия между нанопокрытиями и наночастицами. Нанопокрытия наносятся в виде тончайшего слоя на традиционные материалы. Наночастицы – мельчайшие частички материала, которые прочно или свободно соединены с другим материалом. Наночастицы и их воздействие на человека и окружающую среду пока еще мало изучены. Тем не менее очевидно, что вещества такого размера обладают иными физическими и химическими свойствами, чем «большой» исходный материал. Они более прочны на разрыв, лучше проводят электричество, более гибкие, жесткие, имеют другой цвет. Наночастицы имеют большую поверхность по отношению к объему, а потому они очень реакционноспособны, т.е. лучше связываются с другими веществами. Частицы размером менее 200 нм даже не подвластны силе тяжести, то есть они парят вместо того, чтобы падать.
 
На основании результатов исследований ученые пришли к выводу, что наночастицы не могут проникать в организм через кожу. По данным, предоставленным производителями сурдотехники, наноматериалы, которые применяются внутри или на поверхности корпуса слухового аппарата и в изделиях отопластики, прочно встроены. Таким образом, опасности для владельцев аппаратов они не представляют.

Каким образом нанопокрытие попадает на слуховой аппарат?

Существуют разные методы нанесения нанопокрытия на слуховые аппараты. Один из наиболее распространенных можно описать следующим образом: покрытие наносится в специальной производственной установке, основным элементом которой является камера обработки. В нее одновременно можно поместить на специальном приспособлении большое количество готовых аппаратов, а также отдельные компоненты. Камера оснащена катушкой, которая в условиях вакуума под действием электрического ионизирующего поля испускает маленькие органические молекулы (мономерный газ), благодаря чему образуется плазма. Когда электрически заряженные мономеры прикрепляются к поверхности разных материалов в слуховом аппарате, они создают полимерную пленку, которая уже на молекулярном уровне связана с поверхностью твердого тела и образует покрытие, неразрывно с ним связанное. Этот процесс называется плазменным осаждением. Возникающая полимерная пленка имеет толщину от 60 до 80 нм, что составляет примерно 1/1000 средней толщины человеческого волоса. Вакуумная среда гарантирует, что материал покрытия проникает внутрь слухового аппарата и тем самым защищает и внутренние компоненты. Таким образом, покрытие не ограничивается внешней поверхностью, а становится «всеобщим».

А как же гарантия?

Но как же быть с гарантийными обязательствами, если возникает необходимость заменить корпус слухового аппарата с нанопокрытием или отдельные его части? Производители считают, что ремонт или регулярная замена крепежных деталей оригинальными запасными частями никак не влияет на качество нанопокрытия. Главное условие: ремонт должен осуществляться в специализированном учреждении в соответствии с требованиями производителя.

Заключение

Подведем некоторые итоги полученным знаниям.

Во-первых, почти все производители слуховых аппаратов и кохлеарных имплантов используют наноматериалы, причем, как правило, в виде нанопокрытий. Наночастицы применяются реже и прежде всего при изготовлении внутриушных вкладышей и внутриушных слуховых аппаратов.
 
Во-вторых, для ухода за слуховыми аппаратами, кохлеарными имплантами и аксессуарами к ним с нанопокрытием рекомендуется применять деликатные чистящие средства без спирта.
 
В-третьих, гарантийные обязательства не ограничиваются по сроку эксплуатации при условии профессионального ремонта слухового аппарата. 

Журнал «Hörakustik» № 9 за 2014 год