Protimikrobni poliuretični premazi z delci nano-cinkovega oksida, dopiranimi z redkimi zemeljami
Vir: AZO MATERIALS Pandemija Covid-19 je pokazala nujno potrebo po protivirusnih in protimikrobnih premazih za površine v javnih prostorih in zdravstvenih okoljih. Nedavna raziskava, objavljena oktobra 2021 v reviji Microbial Biotechnology, je pokazala hiter pripravek z nano-cinkovim oksidom za poliurejske premaze, ki poskuša rešiti to težavo. Potreba po higienskih površinah Kot je pokazalo več izbruhov nalezljivih bolezni, so površine vir prenosa patogenov. Nujna potreba po hitrih, učinkovitih in nestrupenih kemikalijah ter protimikrobnih in protivirusnih površinskih premazih je spodbudila inovativne raziskave na področju biotehnologije, industrijske kemije in znanosti o materialih. Površinski premazi z protivirusnim in protimikrobnim delovanjem lahko zmanjšajo tveganje za prenos virusov in ob stiku ubijejo biostrukture in mikroorganizme. Zavirajo rast mikroorganizmov z motnjami celične membrane. Izboljšajo tudi lastnosti površine, kot sta odpornost proti koroziji in trajnost. Po podatkih Evropskega centra za nadzor in preprečevanje bolezni se vsako leto po vsem svetu okuži z zdravstveno oskrbo 4 milijone ljudi (približno dvakrat več prebivalcev Nove Mehike). To vodi do približno 37.000 smrti po vsem svetu, pri čemer so razmere še posebej slabe v državah v razvoju, kjer ljudje morda nimajo dostopa do ustrezne sanitarne in zdravstvene higienske infrastrukture. V zahodnem svetu so HCAI šesti najpogostejši vzrok smrti. Vse je dovzetno za kontaminacijo z mikrobi in virusi – hrana, oprema, površine in stene ter tekstil so le nekateri primeri. Tudi redni sanitarni urniki morda ne bodo uničili vseh mikrobov, prisotnih na površinah, zato je nujno treba razviti nestrupene površinske premaze, ki preprečujejo rast mikrobov. V primeru Covid-19 so študije pokazale, da lahko virus ostane aktiven na pogosto dotikanih površinah iz nerjavečega jekla in plastike do 72 ur, kar dokazuje nujno potrebo po površinskih premazih z protivirusnimi lastnostmi. Protimikrobne površine se v zdravstvenih ustanovah uporabljajo že več kot desetletje, in sicer za nadzor izbruhov MRSA. Cinkov oksid – široko raziskana protimikrobna kemična spojina Cinkov oksid (ZnO) ima močne protimikrobne in protivirusne lastnosti. Uporaba ZnO se v zadnjih letih intenzivno raziskuje kot aktivna sestavina v številnih protimikrobnih in protivirusnih kemikalijah. Številne študije toksičnosti so pokazale, da je ZnO praktično nestrupen za ljudi in živali, vendar je zelo učinkovit pri motenju celičnih ovojnic mikroorganizmov. Mehanizme uničevanja mikroorganizmov s strani cinkovega oksida lahko pripišemo nekaj lastnostim. Ioni Zn2+ se sproščajo z delnim raztapljanjem delcev cinkovega oksida, ki motijo nadaljnjo protimikrobno aktivnost tudi v drugih prisotnih mikrobih, pa tudi z neposrednim stikom s celičnimi stenami in sproščanjem reaktivnih kisikovih spojin. Protimikrobna aktivnost cinkovega oksida je dodatno povezana z velikostjo in koncentracijo delcev: manjši delci in raztopine cinkovih nanodelcev z višjo koncentracijo imajo povečano protimikrobno aktivnost. Nanodelci cinkovega oksida, ki so manjši, lažje prodrejo v membrano mikrobnih celic zaradi svoje velike medfazne površine. Številne študije, zlasti o Sars-CoV-2 v zadnjem času, so pojasnile podobno učinkovito delovanje proti virusom. Uporaba premazov iz nano-cinkovega oksida in poliuree, dopiranih z RE, za ustvarjanje površin z vrhunskimi protimikrobnimi lastnostmi. Ekipa Li, Liu, Yao in Narasimalu je predlagala metodo za hitro pripravo protimikrobnih premazov iz poliuree z uvedbo delcev nano-cinkovega oksida, dopiranih z redkimi zemeljami, ki nastanejo z mešanjem nanodelcev z redkimi zemeljami v dušikovi kislini. Nanodelci ZnO so bili dopirani s cerijem (Ce), prazeodimom (Pr), lantanom (LA) in gadolinijem (Gd). Ugotovljeno je bilo, da so delci nano-cinkovega oksida, dopirani z lantanom, 85-odstotno učinkoviti proti bakterijskim sevom P. aeruginosa in E. coli. Ti nanodelci ostanejo tudi 83-odstotno učinkoviti pri uničevanju mikrobov, tudi po 25 minutah izpostavljenosti UV-svetlobi. Dopirani delci nano-cinkovega oksida, raziskani v študiji, lahko kažejo izboljšan odziv na UV-svetlobo in toplotni odziv na temperaturne spremembe. Biološki testi in karakterizacija površin so prav tako dokazali, da površine ohranijo svojo protimikrobno aktivnost tudi po večkratni uporabi. Premazi iz poliuree imajo tudi visoko vzdržljivost z manjšim tveganjem luščenja površin. Vzdržljivost površin skupaj z protimikrobno aktivnostjo in odzivom nanodelcev ZnO na okolje izboljšuje njihov potencial za praktično uporabo v različnih okoljih in panogah. Potencialna uporaba Ta raziskava kaže ogromen potencial za nadzor prihodnjih izbruhov in preprečevanje prenosa visokopatogenih avijarnih okužb (HPAI) v zdravstvenih ustanovah. Obstaja tudi potencial za njihovo uporabo v živilski industriji za zagotavljanje protimikrobne embalaže in vlaken, kar bi v prihodnosti izboljšalo kakovost in rok uporabnosti živil. Čeprav je ta raziskava še v povojih, se bo nedvomno kmalu preselila iz laboratorija v komercialno sfero.
Čas objave: 4. julij 2022