Αντιμικροβιακές επικαλύψεις πολυουρίας με νανοσωματίδια οξειδίου του ψευδαργύρου με πρόσμιξη σπάνιων γαιών
πηγή: AZO MATERIALS Η πανδημία Covid-19 κατέδειξε την επείγουσα ανάγκη για αντιιικές και αντιμικροβιακές επιστρώσεις για επιφάνειες σε δημόσιους χώρους και περιβάλλοντα υγειονομικής περίθαλψης. Πρόσφατη έρευνα που δημοσιεύθηκε τον Οκτώβριο του 2021 στο περιοδικό Microbial Biotechnology κατέδειξε ένα γρήγορο παρασκεύασμα με νανο-οξείδιο του ψευδαργύρου για επιστρώσεις πολυουρίας που επιδιώκει να αντιμετωπίσει αυτό το ζήτημα. Η ανάγκη για υγιεινές επιφάνειες Όπως αποδεικνύεται από πολλαπλά ξεσπάσματα μεταδοτικών ασθενειών, οι επιφάνειες αποτελούν πηγή μετάδοσης παθογόνων. Η πιεστική ανάγκη για γρήγορες, αποτελεσματικές και μη τοξικές χημικές ουσίες και αντιμικροβιακές και αντιιικές επιστρώσεις επιφανειών έχει ωθήσει την καινοτόμο έρευνα στους τομείς της βιοτεχνολογίας, της βιομηχανικής χημείας και της επιστήμης υλικών. Οι επιστρώσεις επιφανειών με αντιιική και αντιμικροβιακή δράση μπορούν να μειώσουν τον κίνδυνο μετάδοσης ιών και να σκοτώσουν βιοδομές και μικροοργανισμούς κατά την επαφή. Εμποδίζουν την ανάπτυξη μικροοργανισμών μέσω της διαταραχής της κυτταρικής μεμβράνης. Βελτιώνουν επίσης τις ιδιότητες της επιφάνειας, όπως η αντοχή στη διάβρωση και η ανθεκτικότητα. Σύμφωνα με το Ευρωπαϊκό Κέντρο Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων, 4 εκατομμύρια άνθρωποι (περίπου διπλάσιος από τον πληθυσμό του Νέου Μεξικού) παγκοσμίως ετησίως αποκτούν μια λοίμωξη που σχετίζεται με την υγειονομική περίθαλψη. Αυτό οδηγεί σε περίπου 37.000 θανάτους παγκοσμίως, με την κατάσταση να είναι ιδιαίτερα άσχημη στις αναπτυσσόμενες χώρες όπου οι άνθρωποι μπορεί να μην έχουν πρόσβαση σε κατάλληλες υποδομές υγιεινής και υγειονομικής περίθαλψης. Στον δυτικό κόσμο, οι λοιμώξεις από λοιμώξεις του οργανισμού υγείας (HCAIs) αποτελούν την έκτη μεγαλύτερη αιτία θανάτου. Όλα είναι ευάλωτα σε μόλυνση από μικρόβια και ιούς - τα τρόφιμα, ο εξοπλισμός, οι επιφάνειες και οι τοίχοι, και τα υφάσματα είναι μόνο μερικά παραδείγματα. Ακόμη και τα τακτικά προγράμματα υγιεινής μπορεί να μην σκοτώνουν κάθε μικρόβιο που υπάρχει στις επιφάνειες, επομένως υπάρχει πιεστική ανάγκη για την ανάπτυξη μη τοξικών επιστρώσεων επιφανειών που εμποδίζουν την ανάπτυξη μικροβίων. Στην περίπτωση του Covid-19, μελέτες έχουν δείξει ότι ο ιός μπορεί να παραμείνει ενεργός σε επιφάνειες από ανοξείδωτο χάλυβα και πλαστικό που αγγίζονται συχνά για έως και 72 ώρες, καταδεικνύοντας την επείγουσα ανάγκη για επιστρώσεις επιφανειών με αντιικές ιδιότητες. Οι αντιμικροβιακές επιφάνειες χρησιμοποιούνται σε περιβάλλοντα υγειονομικής περίθαλψης για πάνω από μια δεκαετία, και χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο των κρουσμάτων MRSA. Οξείδιο του ψευδαργύρου - Μια ευρέως εξερευνημένη αντιμικροβιακή χημική ένωση Το οξείδιο του ψευδαργύρου (ZnO) έχει ισχυρές αντιμικροβιακές και αντιικές ιδιότητες. Η χρήση του ZnO έχει διερευνηθεί εντατικά τα τελευταία χρόνια ως ενεργό συστατικό σε πολυάριθμες αντιμικροβιακές και αντιικές χημικές ουσίες. Πολυάριθμες μελέτες τοξικότητας έχουν διαπιστώσει ότι το ZnO είναι ουσιαστικά μη τοξικό για τους ανθρώπους και τα ζώα, αλλά είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικό στη διάσπαση των κυτταρικών περιβλημάτων των μικροοργανισμών. Οι μηχανισμοί θανάτωσης μικροοργανισμών του οξειδίου του ψευδαργύρου μπορούν να αποδοθούν σε μερικές ιδιότητες. Τα ιόντα Zn2+ απελευθερώνονται με μερική διάλυση σωματιδίων οξειδίου του ψευδαργύρου που διαταράσσουν την περαιτέρω αντιμικροβιακή δράση ακόμη και σε άλλα υπάρχοντα μικρόβια, καθώς και με άμεση επαφή με τα κυτταρικά τοιχώματα και απελευθέρωση δραστικών ειδών οξυγόνου. Η αντιμικροβιακή δράση του οξειδίου του ψευδαργύρου συνδέεται επιπλέον με το μέγεθος και τη συγκέντρωση των σωματιδίων: τα μικρότερα σωματίδια και τα διαλύματα νανοσωματιδίων ψευδαργύρου υψηλότερης συγκέντρωσης έχουν αυξημένη αντιμικροβιακή δράση. Τα νανοσωματίδια οξειδίου του ψευδαργύρου που είναι μικρότερα σε μέγεθος διεισδύουν πιο εύκολα στην κυτταρική μεμβράνη των μικροβίων λόγω της μεγάλης επιφάνειας διεπιφάνειάς τους. Πολλές μελέτες, ιδιαίτερα πρόσφατα για τον ιό Sars-CoV-2, έχουν διασαφηνίσει παρόμοια αποτελεσματική δράση κατά των ιών. Χρήση επαναντοπαρισμένων επιστρώσεων νανοοξειδίου του ψευδαργύρου και πολυουρίας για τη δημιουργία επιφανειών με ανώτερες αντιμικροβιακές ιδιότητες. Η ομάδα των Li, Liu, Yao και Narasimalu πρότεινε μια μέθοδο για την ταχεία παρασκευή αντιμικροβιακών επιστρώσεων πολυουρίας εισάγοντας σωματίδια νανοοξειδίου του ψευδαργύρου με ντοπαρίσματα σπάνιων γαιών που δημιουργούνται με ανάμειξη των νανοσωματιδίων με σπάνιες γαίες σε νιτρικό οξύ. Τα νανοσωματίδια ZnO ντοπαρίστηκαν με δημήτριο (Ce), πρασεοδύμιο (Pr), λανθάνιο (LA) και γαδολίνιο (Gd.). Τα σωματίδια νανοοξειδίου του ψευδαργύρου με ντοπαρίσματα λανθάνιου βρέθηκαν να είναι 85% αποτελεσματικά έναντι βακτηριακών στελεχών P. aeruginosa και E. Coli. Αυτά τα νανοσωματίδια παραμένουν επίσης 83% αποτελεσματικά στην εξόντωση μικροβίων, ακόμη και μετά από 25 λεπτά έκθεσης σε υπεριώδη ακτινοβολία. Τα ντοπαρισμένα σωματίδια νανοοξειδίου του ψευδαργύρου που εξερευνήθηκαν στη μελέτη μπορεί να εμφανίζουν βελτιωμένη απόκριση στην υπεριώδη ακτινοβολία και θερμική απόκριση στις αλλαγές θερμοκρασίας. Οι βιοδοκιμές και ο χαρακτηρισμός επιφανειών παρείχαν επίσης στοιχεία που αποδεικνύουν ότι οι επιφάνειες διατηρούν τις αντιμικροβιακές τους δράσεις μετά από επαναλαμβανόμενη χρήση. Οι επικαλύψεις πολυουρίας έχουν επίσης υψηλή ανθεκτικότητα με μικρότερο κίνδυνο αποφλοίωσης των επιφανειών. Η ανθεκτικότητα των επιφανειών σε συνδυασμό με τις αντιμικροβιακές δράσεις και την περιβαλλοντική απόκριση των νανο-ZnO παρέχουν βελτιώσεις στις δυνατότητές τους για πρακτικές εφαρμογές σε μια ποικιλία συνθηκών και βιομηχανιών. Πιθανές χρήσεις Αυτή η έρευνα δείχνει τεράστιες δυνατότητες για τον έλεγχο μελλοντικών κρουσμάτων και τη διακοπή της μετάδοσης των HPAI σε περιβάλλοντα υγειονομικής περίθαλψης. Υπάρχει επίσης δυνατότητα χρήσης τους στη βιομηχανία τροφίμων για την παροχή αντιμικροβιακών συσκευασιών και ινών, βελτιώνοντας την ποιότητα και τη διάρκεια ζωής των τροφίμων στο μέλλον. Ενώ αυτή η έρευνα βρίσκεται ακόμη σε αρχικό στάδιο, αναμφίβολα σύντομα θα μεταφερθεί εκτός εργαστηρίου και στην εμπορική σφαίρα.
Ώρα δημοσίευσης: 04 Ιουλίου 2022