Antimikrobiálne polymočovinové nátery s nanočasticami oxidu zinočnatého dopovanými vzácnymi zeminami
Zdroj: AZO MATERIALS Pandémia Covid-19 preukázala naliehavú potrebu antivírusových a antimikrobiálnych náterov na povrchy vo verejných priestoroch a zdravotníckych zariadeniach. Nedávny výskum publikovaný v októbri 2021 v časopise Microbial Biotechnology preukázal rýchly prípravok dopovaný nano-oxidom zinočnatým pre polymočovinové nátery, ktorý sa snaží tento problém riešiť. Potreba hygienických povrchov Ako preukázali viaceré ohniská prenosných chorôb, povrchy sú zdrojom prenosu patogénov. Naliehavá potreba rýchlych, účinných a netoxických chemikálií a antimikrobiálnych a antivírusových povrchových náterov podnietila inovatívny výskum v oblastiach biotechnológie, priemyselnej chémie a materiálovej vedy. Povrchové nátery s antivírusovým a antimikrobiálnym účinkom môžu znížiť riziko prenosu vírusov a pri kontakte zabiť bioštruktúry a mikroorganizmy. Bránia rastu mikroorganizmov narušením bunkovej membrány. Zlepšujú tiež vlastnosti povrchu, ako je odolnosť proti korózii a trvanlivosť. Podľa Európskeho centra pre kontrolu a prevenciu chorôb sa 4 milióny ľudí (približne dvojnásobok populácie Nového Mexika) na celom svete ročne nakazia infekciou spojenou so zdravotnou starostlivosťou. To vedie k približne 37 000 úmrtiam na celom svete, pričom situácia je obzvlášť zlá v rozvojových krajinách, kde ľudia nemusia mať prístup k správnej hygienickej a zdravotnej infraštruktúre. V západnom svete sú HCAI šiestou najčastejšou príčinou úmrtí. Všetko je náchylné na kontamináciu mikróbmi a vírusmi – potraviny, zariadenia, povrchy a steny a textílie sú len niektoré príklady. Ani pravidelné hygienické plány nemusia zabiť všetky mikróby prítomné na povrchoch, preto je naliehavo potrebné vyvinúť netoxické povrchové nátery, ktoré zabraňujú rastu mikróbov. V prípade Covid-19 štúdie ukázali, že vírus môže zostať aktívny na často dotýkaných povrchoch z nehrdzavejúcej ocele a plastu až 72 hodín, čo dokazuje naliehavú potrebu povrchových náterov s antivírusovými vlastnosťami. Antimikrobiálne povrchy sa v zdravotníckych zariadeniach používajú už viac ako desať rokov a slúžia na kontrolu ohnísk MRSA. Oxid zinočnatý – široko skúmaná antimikrobiálna chemická zlúčenina Oxid zinočnatý (ZnO) má silné antimikrobiálne a antivírusové vlastnosti. Použitie ZnO sa v posledných rokoch intenzívne skúma ako účinná látka v mnohých antimikrobiálnych a antivírusových chemikáliách. Početné štúdie toxicity zistili, že ZnO je prakticky netoxický pre ľudí a zvieratá, ale je vysoko účinný pri narúšaní bunkových obalov mikroorganizmov. Mechanizmy oxidu zinočnatého, ktoré ničia mikroorganizmy, možno pripísať niekoľkým vlastnostiam. Ióny Zn2+ sa uvoľňujú čiastočným rozpustením častíc oxidu zinočnatého, ktoré narúšajú ďalšiu antimikrobiálnu aktivitu aj v iných prítomných mikróboch, ako aj priamym kontaktom s bunkovými stenami a uvoľňovaním reaktívnych foriem kyslíka. Antimikrobiálna aktivita oxidu zinočnatého je navyše spojená s veľkosťou a koncentráciou častíc: menšie častice a roztoky nanočastíc zinku s vyššou koncentráciou majú zvýšenú antimikrobiálnu aktivitu. Nanočastice oxidu zinočnatého, ktoré sú menšie, ľahšie prenikajú do membrány mikrobiálnych buniek vďaka svojej veľkej medzifázovej ploche. Mnohé štúdie, najmä nedávne štúdie o Sars-CoV-2, objasnili podobne účinný účinok proti vírusom. Použitie RE-dopovaných nano-oxidových a polymočovinových povlakov na vytvorenie povrchov s vynikajúcimi antimikrobiálnymi vlastnosťami Tím Li, Liu, Yao a Narasimalu navrhol metódu rýchlej prípravy antimikrobiálnych polymočovinových povlakov zavedením častíc nano-oxidu zinočnatého dopovaných vzácnymi zeminami, vytvorených zmiešaním nanočastíc so vzácnymi zeminami v kyseline dusičnej. Nanočastice ZnO boli dopované cérom (Ce), prazeodýmom (Pr), lantánom (LA) a gadolíniom (Gd). Zistilo sa, že častice nano-oxidu zinočnatého dopované lantánom sú 85 % účinné proti bakteriálnym kmeňom P. aeruginosa a E. coli. Tieto nanočastice tiež zostávajú 83 % účinné pri ničení mikróbov, a to aj po 25 minútach vystavenia UV žiareniu. Dopované častice nano-oxidu zinočnatého skúmané v štúdii môžu vykazovať zlepšenú odozvu na UV svetlo a tepelnú odozvu na zmeny teploty. Biologické testy a charakterizácia povrchov tiež poskytli dôkazy o tom, že povrchy si zachovávajú svoju antimikrobiálnu aktivitu aj po opakovanom použití. Polymočovinové nátery majú tiež vysokú odolnosť s menším rizikom odlupovania povrchov. Trvanlivosť povrchov spolu s antimikrobiálnou aktivitou a reakciou nano-ZnO častíc na prostredie zlepšuje ich potenciál pre praktické aplikácie v rôznych prostrediach a odvetviach. Potenciálne využitie Tento výskum ukazuje obrovský potenciál pre kontrolu budúcich ohnísk a zastavenie prenosu HPAI v zdravotníckych zariadeniach. Existuje tiež potenciál pre ich využitie v potravinárskom priemysle na zabezpečenie antimikrobiálnych obalov a vlákien, čím sa v budúcnosti zlepší kvalita a trvanlivosť potravín. Hoci je tento výskum stále v plienkach, nepochybne sa čoskoro presunie z laboratória do komerčnej sféry.
Čas uverejnenia: 4. júla 2022