Haruldaste muldmetallidega legeeritud antimikroobsed polüuurea katted

Haruldaste muldmetallidega legeeritud nano-tsinkoksiidi osakestega antimikroobsed polüuurea katted

Allikas: AZO MATERJALID COVID-19 pandeemia on näidanud avalike ruumide ja tervishoiukeskkondade pindade viirusevastaste ja antimikroobsete katete pakilist vajadust. Hiljutine uuring, mis avaldati 2021. aasta oktoobris ajakirjas Microbial Biotechnology, on näidanud kiiret nano-tsinkoksiidiga legeeritud polüuurea katete preparaati, mis püüab seda probleemi lahendada. Hügieeniliste pindade vajadus Nagu on näidanud mitmed nakkushaiguste puhangud, on pinnad patogeenide leviku allikaks. Kiirete, tõhusate ja mittetoksiliste kemikaalide ning antimikroobsete ja viirusevastaste pinnakatete järele tungiv vajadus on ergutanud uuenduslikke uuringuid biotehnoloogia, tööstuskeemia ja materjaliteaduse valdkonnas. Viirusevastase ja antimikroobse toimega pinnakatted võivad vähendada viiruste leviku ohtu ning tappa kokkupuutel biostruktuure ja mikroorganisme. Need takistavad mikroorganismide kasvu rakumembraani lõhkumise kaudu. Samuti parandavad need pinna omadusi, nagu korrosioonikindlus ja vastupidavus. Euroopa Haiguste Ennetamise ja Tõrje Keskuse andmetel saab igal aastal maailmas tervishoiuteenustega seotud nakkuse 4 miljonit inimest (umbes kaks korda rohkem kui New Mexico elanikkond). See põhjustab umbes 37 000 surmajuhtumit kogu maailmas, kusjuures olukord on eriti halb arengumaades, kus inimestel ei pruugi olla juurdepääsu korralikule sanitaar- ja tervishoiuhügieeni infrastruktuurile. Läänemaailmas on HCAI-d ​​kuues suurim surmapõhjus. Kõik on vastuvõtlik mikroobide ja viiruste saastumisele – toit, seadmed, pinnad ja seinad ning tekstiilid on vaid mõned näited. Isegi regulaarne sanitaargraafik ei pruugi hävitada kõiki pindadel esinevaid mikroobe, seega on tungiv vajadus töötada välja mittetoksilised pinnakatted, mis takistavad mikroobide kasvu. COVID-19 puhul on uuringud näidanud, et viirus võib sageli puudutatud roostevabast terasest ja plastpindadel aktiivsena püsida kuni 72 tundi, mis näitab viirusevastaste omadustega pinnakatete pakilist vajadust. Antimikroobseid pindu on tervishoiuasutustes kasutatud üle kümne aasta, et neid saaks kasutada MRSA puhangute ohjeldamiseks. Tsinkoksiid – laialdaselt uuritud antimikroobne keemiline ühend Tsinkoksiidil (ZnO) on tugevad antimikroobsed ja viirusevastased omadused. ZnO kasutamist on viimastel aastatel intensiivselt uuritud arvukate antimikroobsete ja viirusevastaste kemikaalide toimeainena. Arvukad toksilisusuuringud on näidanud, et ZnO on inimestele ja loomadele praktiliselt mittetoksiline, kuid on mikroorganismide rakumembraanide lõhkumisel väga tõhus. Tsinkoksiidi mikroorganisme hävitavad mehhanismid on seletatavad mõne omadusega. Zn2+ ioonid vabanevad tsinkoksiidi osakeste osalise lahustumise teel, mis häirib edasist antimikroobset aktiivsust isegi teistes esinevates mikroobides, samuti otsese kokkupuute kaudu rakuseintega ja reaktiivsete hapnikuühendite vabanemisega. Tsinkoksiidi antimikroobne aktiivsus on lisaks seotud osakeste suuruse ja kontsentratsiooniga: tsinknanopartiklite väiksematel osakestel ja suurema kontsentratsiooniga lahustel on suurem antimikroobne aktiivsus. Väiksemad tsinkoksiidi nanopartiklid tungivad oma suure faasidevahelise ala tõttu kergemini mikroobirakkude membraani. Paljud uuringud, eriti hiljutised Sars-CoV-2 uuringud, on selgitanud sarnast efektiivsust viiruste vastu. Uuesti legeeritud nanotsinkoksiidi ja polüuurea katete kasutamine suurepäraste antimikroobsete omadustega pindade loomiseks. Li, Liu, Yao ja Narasimalu meeskond on välja pakkunud meetodi antimikroobsete polüuurea katete kiireks valmistamiseks, lisades haruldaste muldmetallidega legeeritud nanotsinkoksiidi osakesi, mis on loodud nanoosakeste segamisel haruldaste muldmetallidega lämmastikhappes. ZnO nanoosakesed legeeriti tseeriumiga (Ce), praseodüümiga (Pr), lantaaniga (LA) ja gadoliiniumiga (Gd.). Lantaaniga legeeritud nanotsinkoksiidi osakesed osutusid 85% efektiivseks P. aeruginosa ja E. coli bakteritüvede vastu. Need nanoosakesed säilitavad ka 83% efektiivsuse mikroobide hävitamisel isegi pärast 25-minutilist kokkupuudet UV-valgusega. Uuringus uuritud legeeritud nanotsinkoksiidi osakesed võivad näidata paremat UV-valguse reaktsiooni ja termilist reaktsiooni temperatuurimuutustele. Biotestid ja pinna iseloomustus andsid samuti tõendeid selle kohta, et pinnad säilitavad oma antimikroobse toime ka pärast korduvat kasutamist. Polüuurea katetel on ka kõrge vastupidavus ja väiksem pindade koorumise oht. Pindade vastupidavus koos nano-ZnO osakeste antimikroobse toime ja keskkonnatundlikkusega parandab nende potentsiaali praktiliseks rakendamiseks erinevates keskkondades ja tööstusharudes. Võimalikud kasutusalad See uuring näitab tohutut potentsiaali tulevaste puhangute kontrollimiseks ja HPAI-de leviku peatamiseks tervishoiuasutustes. Samuti on potentsiaali nende kasutamiseks toiduainetööstuses antimikroobse pakendi ja kiudude pakkumiseks, parandades tulevikus toiduainete kvaliteeti ja säilivusaega. Kuigi see uuring on alles lapsekingades, kolib see kahtlemata peagi laborist välja ja kommertssfääri.