Antimikrobiset polyureapinnoitteet harvinaisilla maametalleilla seostettuina

Antimikrobiset polyureapinnoitteet, joissa on harvinaisten maametallien seostettuja nano-sinkkioksidihiukkasia

Lähde: AZO MATERIALS Covid-19-pandemia on osoittanut kiireellisen tarpeen antiviraalisille ja antimikrobisille pinnoitteille julkisten tilojen ja terveydenhuollon ympäristöjen pinnoille. Lokakuussa 2021 Microbial Biotechnology -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa on osoitettu nopea nano-sinkkioksidilla seostettu polyureapinnoitteiden valmiste, jolla pyritään ratkaisemaan tämä ongelma. Hygieenisten pintojen tarve Kuten useat tartuntatautiepidemiat ovat osoittaneet, pinnat ovat taudinaiheuttajien leviämisen lähde. Nopeiden, tehokkaiden ja myrkyttömien kemikaalien sekä antimikrobisten ja antimikrobisten pintakäsittelyjen kiireellinen tarve on vauhdittanut innovatiivista tutkimusta biotekniikan, teollisuuskemian ja materiaalitieteen aloilla. Antiviraalisia ja antimikrobisia vaikutuksia omaavat pintakäsittelyt voivat vähentää virusten leviämisriskiä ja tappaa biorakenteita ja mikro-organismeja kosketuksessa niiden kanssa. Ne estävät mikro-organismien kasvua solukalvoja hajottamalla. Ne parantavat myös pinnan ominaisuuksia, kuten korroosionkestävyyttä ja kestävyyttä. Euroopan tautien torjunta- ja ehkäisykeskuksen mukaan maailmanlaajuisesti 4 miljoonaa ihmistä (noin kaksi kertaa New Mexicon väkiluku) saa vuosittain terveydenhuoltoon liittyvän infektion. Tämä johtaa noin 37 000 kuolemaan maailmanlaajuisesti, ja tilanne on erityisen huono kehitysmaissa, joissa ihmisillä ei välttämättä ole pääsyä asianmukaiseen sanitaatioon ja terveydenhuollon hygieniainfrastruktuuriin. Länsimaissa HCAI:t ovat kuudenneksi suurin kuolinsyy. Kaikki on altis mikrobien ja virusten aiheuttamalle saastumiselle – ruoka, laitteet, pinnat ja seinät sekä tekstiilit ovat vain muutamia esimerkkejä. Edes säännölliset sanitaatio-ohjelmat eivät välttämättä tapa kaikkia pinnoilla olevia mikrobeja, joten on kiireellisesti kehitettävä myrkyttömiä pintakäsittelyjä, jotka estävät mikrobien kasvua. Covid-19:n tapauksessa tutkimukset ovat osoittaneet, että virus voi pysyä aktiivisena usein kosketelluilla ruostumattomasta teräksestä ja muovista valmistetuilla pinnoilla jopa 72 tuntia, mikä osoittaa kiireellisen tarpeen antiviraalisilla ominaisuuksilla varustetuille pintakäsittelyille. Antimikrobisia pintoja on käytetty terveydenhuollon yksiköissä yli vuosikymmenen ajan MRSA-epidemioiden torjuntaan. Sinkkioksidi – laajalti tutkittu antimikrobinen kemiallinen yhdiste Sinkkioksidilla (ZnO) on voimakkaita antimikrobisia ja antiviraalisia ominaisuuksia. ZnO:n käyttöä on tutkittu intensiivisesti viime vuosina vaikuttavana aineosana lukuisissa antimikrobisissa ja antiviraalisissa kemikaaleissa. Lukuisat myrkyllisyystutkimukset ovat osoittaneet, että ZnO on käytännössä myrkytön ihmisille ja eläimille, mutta se on erittäin tehokas mikro-organismien solukalvojen häiritsemisessä. Sinkkioksidin mikro-organismeja tappavat mekanismit voidaan katsoa johtuvan muutamista ominaisuuksista. Zn2+-ioneja vapautuu sinkkioksidihiukkasten osittaisen liukenemisen kautta, mikä häiritsee edelleen antimikrobista aktiivisuutta jopa muissa läsnä olevissa mikrobeissa, sekä suorassa kosketuksessa soluseinien kanssa ja reaktiivisten happilajien vapautumisen kautta. Sinkkioksidin antimikrobinen aktiivisuus liittyy lisäksi hiukkaskokoon ja -pitoisuuteen: pienemmillä hiukkasilla ja korkeammilla sinkkinanopartikkeliliuoksilla on lisääntynyt antimikrobinen aktiivisuus. Pienemmät sinkkioksidin nanopartikkelit tunkeutuvat helpommin mikrobisolukalvoon suuren rajapinta-alansa ansiosta. Monet tutkimukset, erityisesti viimeaikaiset Sars-CoV-2-tutkimukset, ovat selvittäneet vastaavanlaista tehokasta vaikutusta viruksia vastaan. Uudelleen seostettujen nano-sinkkioksidi- ja polyureapinnoitteiden käyttö pintojen luomiseksi, joilla on erinomaiset antimikrobiset ominaisuudet. Lin, Liun, Yaon ja Narasimalun tiimi on ehdottanut menetelmää antimikrobisten polyureapinnoitteiden nopeaan valmistamiseen lisäämällä harvinaisten maametallien seostettuja nano-sinkkioksidihiukkasia, jotka on luotu sekoittamalla nanohiukkasia harvinaisten maametallien kanssa typpihapossa. ZnO-nanohiukkasiin seostettiin ceriumia (Ce), praseodyymiä (Pr), lantaania (LA) ja gadoliniumia (Gd.). Lantaanilla seostettujen nano-sinkkioksidihiukkasten havaittiin olevan 85 % tehokkaita P. aeruginosa- ja E. coli -bakteerikantoja vastaan. Nämä nanohiukkaset pysyvät myös 83 % tehokkaina mikrobien tappamisessa jopa 25 minuutin UV-altistuksen jälkeen. Tutkimuksessa tutkitut seostetut nano-sinkkioksidihiukkaset saattavat osoittaa parantunutta UV-valovastetta ja lämpövastetta lämpötilan muutoksiin. Biomääritykset ja pinnan karakterisointi osoittivat myös, että pinnat säilyttävät antimikrobisen aktiivisuutensa toistuvan käytön jälkeen. Polyureapinnoitteilla on myös korkea kestävyys ja pienempi riski irrota pinnoilta. Pintojen kestävyys yhdistettynä nano-ZnO-hiukkasten antimikrobiseen aktiivisuuteen ja ympäristövasteeseen parantavat niiden käytännön sovellusmahdollisuuksia erilaisissa ympäristöissä ja teollisuudenaloilla. Mahdollisia käyttötarkoituksia Tämä tutkimus osoittaa valtavan potentiaalin tulevien epidemioiden torjunnassa ja HPAI-infektioiden leviämisen estämisessä terveydenhuollon ympäristöissä. Niitä voidaan myös käyttää elintarviketeollisuudessa antimikrobisten pakkausten ja kuitujen tarjoamiseksi, mikä parantaa elintarvikkeiden laatua ja säilyvyyttä tulevaisuudessa. Vaikka tämä tutkimus on vielä alkuvaiheessa, se epäilemättä siirtyy pian laboratoriosta kaupalliseen maailmaan.