Antimikrobielle polyurinstofbelægninger med sjældne jord-dopede nano-zinkoxidpartikler
kilde: AZO MATERIALER Covid-19-pandemien har vist det presserende behov for antivirale og antimikrobielle belægninger til overflader i offentlige rum og sundhedsmiljøer. Nylig forskning offentliggjort i oktober 2021 i tidsskriftet Microbial Biotechnology har demonstreret et hurtigt nano-zinkoxid-doteret præparat til polyurinstofbelægninger, der søger at løse dette problem. smitte. Det presserende behov for hurtige, effektive og ikke-toksiske kemikalier og antimikrobielle og antivirale overfladebelægninger har ansporet innovativ forskning inden for bioteknologi, industriel kemi og materialevidenskab. Overfladebelægninger med antiviral og antimikrobiel virkning kan reducere risikoen for viral transmission og dræber biostrukturer og mikroorganismer ved kontakt. De hæmmer væksten af mikroorganismer gennem cellulær membranafbrydelse. De forbedrer også overfladens egenskaber, såsom korrosionsbestandighed og holdbarhed. Ifølge European Center for Disease Control and Prevention får 4 millioner mennesker (ca. det dobbelte af befolkningen i New Mexico) globalt om året en sundhedsrelateret infektion. Dette fører til omkring 37.000 dødsfald på verdensplan, med situationen særligt slem i udviklingslande, hvor folk måske ikke har adgang til ordentlig sanitet og sundhedshygiejneinfrastruktur. I den vestlige verden er HCAI'er den sjettestørste dødsårsag. Alt er modtageligt for kontaminering af mikrober og vira - fødevarer, udstyr, overflader og vægge og tekstiler er blot nogle eksempler. Selv almindelige hygiejneplaner dræber muligvis ikke alle mikrober, der er til stede på overflader, så der er et presserende behov for at udvikle ikke-toksiske overfladebelægninger, der forhindrer mikrobiel vækst i at opstå. I tilfælde af Covid-19 har undersøgelser vist, at virussen kan forblive aktiv på hyppigt berørte overflader af rustfrit stål og plast i op til 72 timer, hvilket viser det presserende behov for overfladebelægninger med antivirale egenskaber. Antimikrobielle overflader er blevet brugt i sundhedsvæsenet i mere end et årti og er blevet brugt til at kontrollere MRSA-udbrud. Zinkoxid – en vidt udforsket antimikrobiel kemisk forbindelse Zinkoxid (ZnO) har potente antimikrobielle og antivirale egenskaber. Brugen af ZnO er blevet udforsket intensivt i de senere år som en aktiv ingrediens i adskillige antimikrobielle og antivirale kemikalier. Talrige toksicitetsundersøgelser har fundet ud af, at ZnO er praktisk talt ikke-toksisk for mennesker og dyr, men er yderst effektiv til at forstyrre mikroorganismers cellulære hylstre. Zinkoxids mikroorganismedræbende mekanismer kan tilskrives nogle få egenskaber. Zn2+ ioner frigives ved delvis opløsning af zinkoxidpartikler, der forstyrrer yderligere antimikrobiel aktivitet selv i andre tilstedeværende mikrober, såvel som direkte kontakt med cellevægge og frigivelse af reaktive oxygenarter. Zinkoxids antimikrobielle aktivitet er desuden forbundet med partikelstørrelse og koncentration : Mindre partikler og opløsninger med højere koncentration af zink-nanopartikler har øget antimikrobiel aktivitet. Zinkoxid-nanopartikler, der er mindre i størrelse, trænger lettere ind i den mikrobielle cellemembran på grund af deres store grænsefladeareal. Mange undersøgelser, især i Sars-CoV-2 for nylig, har belyst en lignende effektiv virkning mod vira. Brug af RE-dopet nano-zinkoxid- og polyurinstofbelægninger til at skabe overflader med overlegne antimikrobielle egenskaber Teamet af Li, Liu, Yao og Narasimalu har foreslået en metode til hurtig fremstilling af antimikrobielle polyurinstofbelægninger ved at introducere sjældne jordarters dopede nano-zinkoxidpartikler dannet ved at blande nanopartiklerne med sjældne jordarter i salpetersyre. ZnO nanopartiklerne var dopet med Cerium (Ce), Praseodymium (Pr), Lanthanum (LA) og Gadolinium (Gd.) Lanthanum-doteret nano-zink Oxidpartikler viste sig at være 85 % effektive mod P. aeruginosa og E. Coli bakteriestammer. Disse nanopartikler forbliver også 83 % effektive til at dræbe mikrober, selv efter 25 minutters eksponering for UV-lys. De dopede nano-zinkoxidpartikler, der er udforsket i undersøgelsen, kan vise forbedret UV-lysrespons og termisk respons på temperaturændringer. Bioassays og overfladekarakterisering gav også bevis for, at overflader bevarer deres antimikrobielle aktiviteter efter gentagen brug. Polyurinstofbelægninger har også høj holdbarhed med mindre risiko for at overflader skalle af. Overfladernes holdbarhed kombineret med nano-ZnO-partiklernes antimikrobielle aktiviteter og miljørespons giver forbedringer af deres potentiale for praktiske anvendelser i en række forskellige miljøer og industrier. Potentielle anvendelserDenne forskning viser et enormt potentiale for kontrol af fremtidige udbrud og standsning af overførsel af HPAI'er i sundhedsvæsenet. Der er også potentiale for deres anvendelse i fødevareindustrien til at levere antimikrobielle emballager og fibre, hvilket forbedrer fødevarernes kvalitet og holdbarhed i fremtiden. Selvom denne forskning stadig er i sin vorden, vil den uden tvivl snart bevæge sig ud af laboratoriet og ind i den kommercielle sfære.
Indlægstid: 10-november 2021