Antimikrobiální polymočovinové povlaky s nanočásticemi oxidu zinečnatého dopovanými vzácnými zeminami
Zdroj: AZO MATERIALS Pandemie Covid-19 prokázala naléhavou potřebu antivirových a antimikrobiálních nátěrů pro povrchy ve veřejných prostorách a zdravotnických zařízeních. Nedávný výzkum publikovaný v říjnu 2021 v časopise Microbial Biotechnology prokázal rychlý přípravek polymočovinových nátěrů dopovaný nano-oxidem zinečnatým, který se snaží tento problém řešit. Potřeba hygienických povrchů Jak ukázalo několik ohnisek přenosných nemocí, povrchy jsou zdrojem přenosu patogenů. Naléhavá potřeba rychlých, účinných a netoxických chemikálií a antimikrobiálních a antivirových povrchových nátěrů podnítila inovativní výzkum v oblasti biotechnologií, průmyslové chemie a materiálové vědy. Povrchové nátěry s antivirovým a antimikrobiálním účinkem mohou snížit riziko přenosu virů a při kontaktu zabíjet biostruktury a mikroorganismy. Zabraňují růstu mikroorganismů narušením buněčné membrány. Zlepšují také vlastnosti povrchu, jako je odolnost proti korozi a trvanlivost. Podle Evropského centra pro kontrolu a prevenci nemocí se 4 miliony lidí (přibližně dvojnásobek populace Nového Mexika) na celém světě ročně onemocní infekcí spojenou se zdravotní péčí. To vede k přibližně 37 000 úmrtím na celém světě, přičemž situace je obzvláště špatná v rozvojových zemích, kde lidé nemusí mít přístup k řádné hygieně a infrastruktuře zdravotní péče. V západním světě jsou HCAI šestou nejčastější příčinou úmrtí. Všechno je náchylné ke kontaminaci mikroby a viry – potraviny, vybavení, povrchy a stěny a textilie jsou jen některé příklady. Ani pravidelné hygienické plány nemusí zabít všechny mikroby přítomné na površích, takže je naléhavě nutné vyvinout netoxické povrchové nátěry, které zabraňují růstu mikrobů. V případě Covid-19 studie ukázaly, že virus může zůstat aktivní na často dotýkaných nerezových a plastových površích až 72 hodin, což dokazuje naléhavou potřebu povrchových nátěrů s antivirovými vlastnostmi. Antimikrobiální povrchy se ve zdravotnických zařízeních používají již více než deset let a používají se k potlačení ohnisek MRSA. Oxid zinečnatý – široce zkoumaná antimikrobiální chemická sloučenina Oxid zinečnatý (ZnO) má silné antimikrobiální a antivirové vlastnosti. Použití ZnO bylo v posledních letech intenzivně zkoumáno jako aktivní složka v řadě antimikrobiálních a antivirových chemikálií. Četné studie toxicity prokázaly, že ZnO je prakticky netoxický pro lidi a zvířata, ale je vysoce účinný při narušování buněčných obalů mikroorganismů. Mechanismy ničení mikroorganismů oxidem zinečnatým lze připsat několika vlastnostem. Ionty Zn2+ se uvolňují částečným rozpuštěním částic oxidu zinečnatého, které narušují další antimikrobiální aktivitu i v jiných přítomných mikrobech, a také přímým kontaktem s buněčnými stěnami a uvolňováním reaktivních forem kyslíku. Antimikrobiální aktivita oxidu zinečnatého je navíc spojena s velikostí a koncentrací částic: menší částice a roztoky nanočástic zinku s vyšší koncentrací mají zvýšenou antimikrobiální aktivitu. Nanočástice oxidu zinečnatého, které jsou menší, snáze pronikají do membrány mikrobiálních buněk díky své velké mezifázové ploše. Mnoho studií, zejména studií o Sars-CoV-2 v poslední době, objasnilo podobně účinný účinek proti virům. Použití povlaků nano-oxidu zinečnatého a polymočoviny dopovaných znovu k vytvoření povrchů s vynikajícími antimikrobiálními vlastnostmi Tým Li, Liu, Yao a Narasimalu navrhl metodu pro rychlou přípravu antimikrobiálních polymočovinových povlaků zavedením částic nano-oxidu zinečnatého dopovaného kovy vzácných zemin, které vznikly smícháním nanočástic se kovy vzácných zemin v kyselině dusičné. Nanočástice ZnO byly dopovány cerem (Ce), praseodymem (Pr), lanthanem (LA) a gadoliniem (Gd). Bylo zjištěno, že částice nano-oxidu zinečnatého dopovaného lanthanem jsou z 85 % účinné proti bakteriálním kmenům P. aeruginosa a E. coli. Tyto nanočástice také zůstávají z 83 % účinné při hubení mikrobů, a to i po 25 minutách vystavení UV záření. Dopované částice nano-oxidu zinečnatého zkoumané ve studii mohou vykazovat zlepšenou odezvu na UV záření a tepelnou odezvu na změny teploty. Biologické testy a charakterizace povrchů také poskytly důkazy o tom, že si povrchy zachovávají svou antimikrobiální aktivitu i po opakovaném použití. Polymočovinové povlaky mají také vysokou odolnost s menším rizikem odlupování povrchů. Trvanlivost povrchů spolu s antimikrobiální aktivitou a reakcí nanočástic ZnO na prostředí zlepšuje jejich potenciál pro praktické aplikace v různých prostředích a odvětvích. Potenciální využití Tento výzkum ukazuje obrovský potenciál pro kontrolu budoucích ohnisek a zastavení přenosu HPAI ve zdravotnických zařízeních. Existuje také potenciál pro jejich využití v potravinářském průmyslu k zajištění antimikrobiálních obalů a vláken, což v budoucnu zlepší kvalitu a trvanlivost potravin. I když je tento výzkum stále v plenkách, nepochybně se brzy přesune z laboratoří do komerční sféry.
Čas zveřejnění: 4. července 2022