ציפויי פוליאוריאה אנטי-מיקרוביאליים עם כדורי אדמה נדירים

ציפוי פוליאוריאה אנטי-מיקרוביאלי עם חלקיקי תחמוצת ננו-אבץ נדירים המסוימים באדמה

מקור: AZO MATERIALS מגיפת Covid-19 הוכיחה את הצורך הדחוף בציפויים אנטי-ויראליים ואנטי-מיקרוביאליים למשטחים במרחבים ציבוריים ובסביבות בריאות. מחקר עדכני שפורסם באוקטובר 2021 בכתב העת Microbial Biotechnology הדגים תכשיר מהיר מסומם בתחמוצת ננו-אבץ עבור ציפויי פוליאוריאה, המבקש לטפל בבעיה זו. הצורך במשטחים היגייניים כפי שהוכח בהתפרצויות מרובות של מחלות מדבקות, משטחים הם מקור לפתוגן הפצה. הצורך הדוחק בכימיקלים מהירים, יעילים ולא רעילים וציפוי משטחים אנטי-מיקרוביאליים ואנטי-ויראליים עורר מחקר חדשני בתחומי הביוטכנולוגיה, הכימיה התעשייתית ומדעי החומרים. ציפוי פני השטח עם פעולה אנטי-ויראלית ואנטי-מיקרוביאלית יכולים להפחית את הסיכון להעברה ויראלית ולהרוג מבנים ביולוגיים ומיקרואורגניזמים במגע. הם מעכבים את צמיחתם של מיקרואורגניזמים באמצעות הפרעה בממברנה התאית. הם גם משפרים תכונות של פני השטח, כגון עמידות בפני קורוזיה ועמידות. על פי המרכז האירופי לבקרת מחלות ומניעתן, 4 מיליון אנשים (כפי שניים מאוכלוסיית ניו מקסיקו) ברחבי העולם בשנה רוכשים זיהום הקשור לטיפול רפואי. זה מוביל לסביבות 37,000 מקרי מוות ברחבי העולם, כשהמצב גרוע במיוחד במדינות מתפתחות שבהן ייתכן שלאנשים אין גישה לתשתית תברואה והיגיינה מתאימה. בעולם המערבי, HCAIs הם גורם המוות השישי בגודלו. הכל רגיש לזיהום על ידי חיידקים ווירוסים - מזון, ציוד, משטחים וקירות, וטקסטיל הם רק כמה דוגמאות. אפילו לוחות זמנים רגילים של תברואה עשויים שלא להרוג כל חיידק הקיים על משטחים, ולכן יש צורך דחוף בפיתוח ציפויים משטחים לא רעילים המונעים את התרחשות של גידול חיידקים. במקרה של Covid-19, מחקרים הראו שהנגיף יכול להישאר פעיל על משטחי נירוסטה ופלסטיק שנוגעים בהם לעתים קרובות למשך עד 72 שעות, מה שמוכיח את הצורך הדחוף בציפויים משטחים בעלי תכונות אנטי-ויראליות. משטחים אנטי-מיקרוביאליים שימשו במסגרות בריאות כבר למעלה מעשור, בשימוש כדי לשלוט בהתפרצויות MRSA. תחמוצת אבץ - תרכובת כימית אנטי-מיקרוביאלית שנחקרה בהרחבה לתחמוצת אבץ (ZnO) יש תכונות אנטי-מיקרוביאליות ואנטי-ויראליות חזקות. השימוש ב-ZnO נחקר באופן אינטנסיבי בשנים האחרונות כמרכיב פעיל בכימיקלים אנטי-מיקרוביאליים ואנטי-ויראליים רבים. מחקרי רעילות רבים מצאו ש-ZnO כמעט ואינו רעיל לבני אדם ובעלי חיים, אך הוא יעיל ביותר בשיבוש המעטפות התאיות של מיקרואורגניזמים. ניתן לייחס את מנגנוני הרג המיקרואורגניזמים של תחמוצת אבץ למספר תכונות. יוני Zn2+ משתחררים על ידי פירוק חלקי של תחמוצת אבץ המשבשים פעילות אנטי-מיקרוביאלית נוספת אפילו בחיידקים אחרים הקיימים, כמו גם מגע ישיר עם דפנות התא ושחרור מיני חמצן תגובתיים. פעילות אנטי-מיקרוביאלית של אבץ אוקסיד קשורה בנוסף לגודל החלקיקים ולריכוזם. : חלקיקים קטנים יותר ותמיסות בריכוז גבוה יותר של ננו-חלקיקי אבץ הגדילו את הפעילות האנטי-מיקרוביאלית. ננו-חלקיקים של תחמוצת אבץ שגודלם קטן יותר חודרים בקלות רבה יותר לתוך קרום התא המיקרוביאלי בגלל שטח הממשק הגדול שלהם. מחקרים רבים, במיוחד ב-Sars-CoV-2 לאחרונה, הבהירו פעולה יעילה דומה נגד וירוסים. שימוש בציפוי ננו-אבץ אוקסיד ופוליאוריאה מסוממים מחדש ליצירת משטחים בעלי מאפיינים אנטי-מיקרוביאליים מעולים הצוות של Li, Liu, Yao ו- Narasimalu הציע שיטה להכנה מהירה של ציפוי פוליאוריאה אנטי-מיקרוביאלי על ידי הכנסת אדמה נדירה מסוממת חלקיקי תחמוצת ננו-אבץ שנוצרו על-ידי ערבוב הננו-חלקיקים עם אדמה נדירה בחומצה חנקתית. חלקיקי הננו-ZnO היו מסוממים בננו-אבץ מסומם ב-Cerium (Ce), Praseodymium (Pr), Lanthanum (LA) ו-Gdolinium (Gd.) חלקיקי תחמוצת נמצאו יעילים ב-85% נגד P. aeruginosa ו-E. Coli זני חיידקים. ננו-חלקיקים אלו נשארים גם יעילים ב-83% בהרג חיידקים, אפילו לאחר 25 דקות של חשיפה לאור UV. חלקיקי תחמוצת הננו-אבץ המסוממים שנחקרו במחקר עשויים להראות תגובת אור UV משופרת ותגובה תרמית לשינויי טמפרטורה. בדיקות ביולוגיות ואפיון פני השטח סיפקו גם הוכחות לכך שמשטחים שומרים על פעילותם האנטי-מיקרוביאלית לאחר שימוש חוזר. לציפויי פוליוריאה יש גם עמידות גבוהה עם פחות סיכון להתקלף משטחים. העמידות של המשטחים יחד עם הפעילויות האנטי-מיקרוביאליות והתגובה הסביבתית של חלקיקי הננו-ZnO מספקים שיפורים לפוטנציאל שלהם ליישומים מעשיים במגוון הגדרות ותעשיות. שימושים פוטנציאליים מחקר זה מראה פוטנציאל עצום לשליטה בהתפרצויות עתידיות ולעצירת העברה של HPAI במסגרות בריאות. קיים גם פוטנציאל לשימוש שלהם בתעשיית המזון כדי לספק אריזות וסיבים אנטי-מיקרוביאליים, לשפר את איכות וחיי המדף של מוצרי מזון בעתיד. למרות שהמחקר הזה עדיין בחיתוליו, אין ספק שהוא יעבור בקרוב מהמעבדה אל התחום המסחרי.