Powłoki polimocznikowe przeciwbakteryjne z cząsteczkami nanotlenku cynku domieszkowanymi pierwiastkami ziem rzadkich
źródło:AZO MATERIALS Pandemia COVID-19 pokazała pilną potrzebę powłok antywirusowych i antybakteryjnych na powierzchnie w przestrzeni publicznej i placówkach służby zdrowia. Najnowsze badania opublikowane w październiku 2021 r. w czasopiśmie Microbial Biotechnology wykazały szybki preparat z dodatkiem nanotlenku cynku do powłok polimocznikowych, który ma na celu rozwiązanie tego problemu. Potrzeba higienicznych powierzchni Jak wykazały liczne wybuchy chorób zakaźnych, powierzchnie są źródłem przenoszenia patogenów. Pilna potrzeba szybkich, skutecznych i nietoksycznych chemikaliów oraz powłok powierzchniowych o działaniu antybakteryjnym i antywirusowym pobudziła innowacyjne badania w dziedzinie biotechnologii, chemii przemysłowej i nauki o materiałach. Powłoki powierzchniowe o działaniu antywirusowym i antybakteryjnym mogą zmniejszyć ryzyko przenoszenia wirusów i zabijać biostruktury i mikroorganizmy w kontakcie. Utrudniają wzrost mikroorganizmów poprzez zaburzenie błony komórkowej. Poprawiają również właściwości powierzchni, takie jak odporność na korozję i trwałość. Według Europejskiego Centrum Kontroli i Zapobiegania Chorobom, 4 miliony ludzi (około dwa razy więcej niż populacja Nowego Meksyku) na świecie rocznie nabywa zakażenia związane z opieką zdrowotną. Prowadzi to do około 37 000 zgonów na całym świecie, przy czym sytuacja jest szczególnie zła w krajach rozwijających się, w których ludzie mogą nie mieć dostępu do odpowiednich warunków sanitarnych i infrastruktury higieny opieki zdrowotnej. W świecie zachodnim zakażenia szpitalne są szóstą co do wielkości przyczyną zgonów. Wszystko jest podatne na zanieczyszczenie drobnoustrojami i wirusami – żywność, sprzęt, powierzchnie i ściany oraz tekstylia to tylko niektóre przykłady. Nawet regularne harmonogramy dezynfekcji mogą nie zabić wszystkich drobnoustrojów obecnych na powierzchniach, dlatego istnieje pilna potrzeba opracowania nietoksycznych powłok powierzchniowych, które zapobiegną rozwojowi drobnoustrojów. W przypadku Covid-19 badania wykazały, że wirus może pozostać aktywny na często dotykanych powierzchniach ze stali nierdzewnej i plastiku do 72 godzin, co dowodzi pilnej potrzeby powłok powierzchniowych o właściwościach przeciwwirusowych. Powierzchnie antybakteryjne są stosowane w placówkach opieki zdrowotnej od ponad dekady, służąc do kontrolowania ognisk MRSA. Tlenek cynku – szeroko badany związek chemiczny o działaniu przeciwbakteryjnym Tlenek cynku (ZnO) ma silne właściwości przeciwbakteryjne i przeciwwirusowe. Zastosowanie ZnO było intensywnie badane w ostatnich latach jako składnik aktywny licznych środków chemicznych o działaniu przeciwbakteryjnym i przeciwwirusowym. Liczne badania toksyczności wykazały, że ZnO jest praktycznie nietoksyczny dla ludzi i zwierząt, ale jest wysoce skuteczny w zakłócaniu otoczek komórkowych mikroorganizmów. Mechanizmy zabijania mikroorganizmów przez tlenek cynku można przypisać kilku właściwościom. Jony Zn2+ są uwalniane przez częściowe rozpuszczenie cząstek tlenku cynku, co zakłóca dalszą aktywność przeciwbakteryjną nawet w przypadku innych obecnych mikrobów, a także w bezpośrednim kontakcie ze ścianami komórkowymi i uwalnianiu reaktywnych form tlenu. Aktywność przeciwbakteryjna tlenku cynku jest dodatkowo związana z rozmiarem cząstek i stężeniem: mniejsze cząstki i roztwory o wyższym stężeniu nanocząstek cynku mają zwiększoną aktywność przeciwbakteryjną. Nanocząsteczki tlenku cynku charakteryzują się mniejszymi rozmiarami, dzięki czemu łatwiej wnikają w błonę komórkową drobnoustrojów ze względu na dużą powierzchnię międzyfazową. Wiele badań, szczególnie ostatnio dotyczących Sars-CoV-2, wyjaśniło podobnie skuteczne działanie przeciwko wirusom. Wykorzystanie powłok nano-tlenku cynku i polimocznika domieszkowanych powtórnie w celu tworzenia powierzchni o doskonałych właściwościach przeciwdrobnoustrojowych Zespół Li, Liu, Yao i Narasimalu zaproponował metodę szybkiego przygotowywania przeciwdrobnoustrojowych powłok polimocznikowych poprzez wprowadzenie nanocząstek tlenku cynku domieszkowanych pierwiastkami ziem rzadkich, powstałych w wyniku zmieszania nanocząstek z pierwiastkami ziem rzadkich w kwasie azotowym. Nanocząstki ZnO domieszkowano cerem (Ce), prazeodymem (Pr), lantanem (LA) i gadolinem (Gd). Stwierdzono, że nanocząstki tlenku cynku domieszkowane lantanem są w 85% skuteczne przeciwko szczepom bakterii P. aeruginosa i E. Coli. Te nanocząstki pozostają również w 83% skuteczne w zabijaniu drobnoustrojów, nawet po 25 minutach ekspozycji na światło ultrafioletowe. Domieszkowane nanocząstki tlenku cynku badane w badaniu mogą wykazywać lepszą reakcję na światło UV i reakcję termiczną na zmiany temperatury. Biotesty i charakterystyka powierzchni dostarczyły również dowodów na to, że powierzchnie zachowują swoje właściwości przeciwdrobnoustrojowe po wielokrotnym użyciu. Powłoki polimocznikowe charakteryzują się również wysoką trwałością przy mniejszym ryzyku odklejania się powierzchni. Trwałość powierzchni w połączeniu z właściwościami przeciwdrobnoustrojowymi i reakcją środowiskową nanocząstek ZnO zapewniają poprawę ich potencjału do praktycznych zastosowań w różnych środowiskach i branżach. Potencjalne zastosowania Badania te wykazują ogromny potencjał w zakresie kontroli przyszłych ognisk chorób i zatrzymania transmisji HPAI w placówkach opieki zdrowotnej. Istnieje również potencjał ich wykorzystania w przemyśle spożywczym w celu zapewnienia opakowań i włókien przeciwdrobnoustrojowych, co poprawi jakość i okres przydatności do spożycia artykułów spożywczych w przyszłości. Chociaż badania te są jeszcze w powijakach, bez wątpienia wkrótce przeniosą się z laboratorium do sfery komercyjnej.
Czas publikacji: 04-07-2022