Antybakteryjne powłoki polimocznikowe z cząsteczkami nanotlenku cynku domieszkowanymi ziemami rzadkimi
źródło:AZO MATERIALS Pandemia Covid-19 pokazała pilną potrzebę opracowania powłok przeciwwirusowych i antybakteryjnych na powierzchniach w przestrzeni publicznej i placówkach opieki zdrowotnej. Niedawne badania opublikowane w październiku 2021 r. w czasopiśmie Microbial Biotechnology wykazały szybki preparat domieszkowany nanotlenkiem cynku do powłok polimocznikowych, który ma rozwiązać ten problem. Zapotrzebowanie na higieniczne powierzchnie Jak wykazały liczne epidemie chorób zakaźnych, powierzchnie są źródłem patogenów przenoszenie. Pilne zapotrzebowanie na szybkie, skuteczne i nietoksyczne chemikalia oraz antybakteryjne i przeciwwirusowe powłoki powierzchniowe pobudziło innowacyjne badania w dziedzinie biotechnologii, chemii przemysłowej i inżynierii materiałowej. Powłoki powierzchniowe o działaniu przeciwwirusowym i przeciwdrobnoustrojowym mogą zmniejszyć ryzyko przenoszenia wirusów i zabijają biostruktury i mikroorganizmy w wyniku kontaktu. Hamują rozwój mikroorganizmów poprzez uszkodzenie błony komórkowej. Poprawiają także właściwości powierzchni, takie jak odporność na korozję i trwałość. Według Europejskiego Centrum Kontroli i Zapobiegania Chorobom co roku na całym świecie 4 miliony ludzi (około dwukrotnie więcej niż populacja Nowego Meksyku) zapada na infekcję związaną z opieką zdrowotną. Prowadzi to do około 37 000 zgonów na całym świecie, przy czym sytuacja jest szczególnie zła w krajach rozwijających się, gdzie ludzie mogą nie mieć dostępu do odpowiedniej infrastruktury sanitarnej i higienicznej. W świecie zachodnim zakażenia związane z opieką zdrowotną są szóstą co do częstości przyczyną zgonów. Wszystko jest podatne na skażenie drobnoustrojami i wirusami – żywność, sprzęt, powierzchnie i ściany oraz tekstylia to tylko niektóre przykłady. Nawet regularne harmonogramy odkażania mogą nie zabić wszystkich drobnoustrojów obecnych na powierzchniach, dlatego istnieje pilna potrzeba opracowania nietoksycznych powłok powierzchniowych, które zapobiegają rozwojowi drobnoustrojów. W przypadku Covid-19 badania wykazały, że wirus może pozostać aktywny na często dotykanych powierzchniach ze stali nierdzewnej i tworzyw sztucznych aż do 72 godzin, co wskazuje na pilną potrzebę stosowania powłok powierzchniowych o właściwościach przeciwwirusowych. Powierzchnie antybakteryjne są stosowane w placówkach opieki zdrowotnej od ponad dziesięciu lat i służą do zwalczania epidemii MRSA. Tlenek cynku – szeroko badany przeciwdrobnoustrojowy związek chemiczny Tlenek cynku (ZnO) ma silne właściwości przeciwdrobnoustrojowe i przeciwwirusowe. W ostatnich latach intensywnie badano zastosowanie ZnO jako aktywnego składnika wielu środków przeciwdrobnoustrojowych i przeciwwirusowych. Liczne badania toksyczności wykazały, że ZnO jest praktycznie nietoksyczny dla ludzi i zwierząt, ale jest wysoce skuteczny w niszczeniu otoczek komórkowych mikroorganizmów. Mechanizmy zabijania mikroorganizmów tlenku cynku można przypisać kilku właściwościom. Jony Zn2+ są uwalniane w wyniku częściowego rozpuszczenia cząstek tlenku cynku, co zakłóca dalsze działanie przeciwdrobnoustrojowe nawet innych obecnych drobnoustrojów, a także bezpośredni kontakt ze ścianami komórkowymi i uwalnianie reaktywnych form tlenu. Aktywność przeciwdrobnoustrojowa tlenku cynku jest dodatkowo powiązana z wielkością cząstek i stężeniem : mniejsze cząstki i roztwory nanocząstek cynku o wyższym stężeniu mają zwiększoną aktywność przeciwdrobnoustrojową. Nanocząsteczki tlenku cynku o mniejszych rozmiarach łatwiej wnikają w błonę komórkową drobnoustrojów ze względu na ich dużą powierzchnię międzyfazową. Wiele badań, zwłaszcza ostatnio dotyczących Sars-CoV-2, wykazało podobnie skuteczne działanie przeciwko wirusom. Zastosowanie nanotlenku cynku i powłok polimocznikowych z domieszką RE do tworzenia powierzchni o doskonałych właściwościach przeciwdrobnoustrojowych. Zespół Li, Liu, Yao i Narasimalu zaproponował metoda szybkiego wytwarzania antybakteryjnych powłok polimocznikowych poprzez wprowadzenie cząstek nanotlenku cynku domieszkowanych pierwiastkami ziem rzadkich powstałych w wyniku zmieszania nanocząstki z pierwiastkami ziem rzadkich w kwasie azotowym. Nanocząsteczki ZnO domieszkowane cerem (Ce), prazeodymem (Pr), lantanem (LA) i gadolinem (Gd.). Stwierdzono, że cząstki nanotlenku cynku domieszkowane lantanem są skuteczne w 85%. przeciwko szczepom bakterii P. aeruginosa i E. Coli. Te nanocząsteczki są również skuteczne w 83% w zabijaniu drobnoustrojów nawet po 25 minutach ekspozycji na światło UV. Badane w badaniu domieszkowane cząstki nanotlenku cynku mogą wykazywać lepszą reakcję na światło UV i reakcję termiczną na zmiany temperatury. Testy biologiczne i charakterystyka powierzchni również dostarczyły dowodów na to, że powierzchnie zachowują swoje działanie przeciwdrobnoustrojowe nawet po wielokrotnym użyciu. Powłoki polimocznikowe charakteryzują się również wysoką trwałością przy mniejszym ryzyku odklejania się powierzchni. Trwałość powierzchni w połączeniu z działaniem przeciwdrobnoustrojowym i reakcją cząstek nano-ZnO na środowisko zapewnia ulepszenie ich potencjału w praktycznych zastosowaniach w różnych środowiskach i gałęziach przemysłu. Potencjalne zastosowaniaBadanie to pokazuje ogromny potencjał w zakresie kontroli przyszłych epidemii i powstrzymywania epidemii przenoszenia HPAI w placówkach opieki zdrowotnej. Istnieje również potencjał ich zastosowania w przemyśle spożywczym w celu zapewnienia antybakteryjnych opakowań i włókien, poprawiających jakość i okres przydatności do spożycia artykułów spożywczych w przyszłości. Choć badania te są wciąż w powijakach, bez wątpienia wkrótce wyjdą one z laboratorium do sfery komercyjnej.
Czas publikacji: 10 listopada 2021 r