Антимікробні полісечовинні покриття з додаванням рідкісноземельних елементів

Антимікробні полісечовинні покриття з наночастинками оксиду цинку, легованими рідкісноземельними елементами

Джерело: AZO MATERIALS Пандемія Covid-19 продемонструвала нагальну потребу в противірусних та антимікробних покриттях для поверхонь у громадських місцях та закладах охорони здоров'я. Нещодавнє дослідження, опубліковане в жовтні 2021 року в журналі Microbial Biotechnology, продемонструвало швидкий препарат, легований нанооксидом цинку, для полісечовини, який спрямований на вирішення цієї проблеми. Потреба в гігієнічних поверхнях Як показали численні спалахи інфекційних захворювань, поверхні є джерелом передачі патогенів. Нагальна потреба в швидких, ефективних та нетоксичних хімічних речовинах, а також антимікробних та противірусних поверхневих покриттях стимулювала інноваційні дослідження в галузі біотехнології, промислової хімії та матеріалознавства. Поверхневі покриття з противірусною та антимікробною дією можуть знизити ризик передачі вірусів та знищувати біоструктури та мікроорганізми при контакті. Вони перешкоджають росту мікроорганізмів шляхом порушення клітинних мембран. Вони також покращують властивості поверхні, такі як стійкість до корозії та довговічність. За даними Європейського центру контролю та профілактики захворювань, 4 мільйони людей (приблизно вдвічі більше населення Нью-Мексико) у світі щорічно заражаються інфекцією, пов'язаною з охороною здоров'я. Це призводить до приблизно 37 000 смертей у всьому світі, причому ситуація особливо погана в країнах, що розвиваються, де люди можуть не мати доступу до належної санітарії та гігієнічної інфраструктури охорони здоров'я. У західному світі HCAI є шостою за величиною причиною смерті. Все схильне до забруднення мікробами та вірусами – їжа, обладнання, поверхні та стіни, а також текстиль – лише деякі приклади. Навіть регулярні санітарні процедури можуть не знищити всі мікроби, присутні на поверхнях, тому існує нагальна потреба в розробці нетоксичних поверхневих покриттів, які запобігають росту мікробів. У випадку Covid-19 дослідження показали, що вірус може залишатися активним на часто торканих поверхнях з нержавіючої сталі та пластику до 72 годин, що демонструє нагальну потребу в поверхневих покриттях з противірусними властивостями. Антимікробні поверхні використовуються в медичних закладах вже понад десять років, зокрема для боротьби зі спалахами MRSA. Оксид цинку – широко досліджувана протимікробна хімічна сполука. Оксид цинку (ZnO) має потужні протимікробні та противірусні властивості. Використання ZnO інтенсивно досліджувалося в останні роки як активний інгредієнт у численних протимікробних та противірусних хімічних речовинах. Численні дослідження токсичності показали, що ZnO ​​практично нетоксичний для людей і тварин, але дуже ефективний у руйнуванні клітинних оболонок мікроорганізмів. Механізми знищення мікроорганізмів оксидом цинку можна пояснити кількома властивостями. Іони Zn2+ вивільняються шляхом часткового розчинення частинок оксиду цинку, що порушує подальшу антимікробну активність навіть у інших присутніх мікробів, а також шляхом прямого контакту з клітинними стінками та вивільнення активних форм кисню. Антимікробна активність оксиду цинку також пов'язана з розміром частинок та концентрацією: менші частинки та розчини наночастинок цинку з вищою концентрацією мають підвищену антимікробну активність. Наночастинки оксиду цинку меншого розміру легше проникають у мембрану мікробних клітин завдяки своїй великій площі міжфазного шару. Багато досліджень, зокрема нещодавно присвячених Sars-CoV-2, виявили аналогічно ефективну дію проти вірусів. Використання покриттів нанооксиду цинку та полісечовини, легованих повторно, для створення поверхонь з покращеними антимікробними властивостями. Команда Лі, Лю, Яо та Нарасімалу запропонувала метод швидкого приготування антимікробних покриттів з полісечовини шляхом введення частинок нанооксиду цинку, легованих рідкісноземельними елементами, створених шляхом змішування наночастинок з рідкісноземельними елементами в азотній кислоті. Наночастинки ZnO були леговані церієм (Ce), празеодимом (Pr), лантаном (LA) та гадолінієм (Gd). Було виявлено, що частинки нанооксиду цинку, леговані лантаном, на 85% ефективні проти бактеріальних штамів P. aeruginosa та E. Coli. Ці наночастинки також залишаються на 83% ефективними у знищенні мікробів навіть після 25 хвилин впливу ультрафіолетового світла. Леговані частинки нанооксиду цинку, досліджені в дослідженні, можуть демонструвати покращену реакцію на ультрафіолетове випромінювання та теплову реакцію на зміни температури. Біологічні аналізи та характеристика поверхонь також довели, що поверхні зберігають свою антимікробну активність після багаторазового використання. Покриття з полісечовини також мають високу міцність з меншим ризиком відшаровування поверхонь. Довговічність поверхонь у поєднанні з антимікробною активністю та реакцією наночастинок ZnO на навколишнє середовище забезпечують покращення їхнього потенціалу для практичного застосування в різних умовах та галузях промисловості. Потенційне використання. Це дослідження демонструє величезний потенціал для контролю майбутніх спалахів та зупинки передачі високопатогенних вірусів птахів (HPAI) в закладах охорони здоров'я. Існує також потенціал для їх використання в харчовій промисловості для забезпечення антимікробної упаковки та волокон, покращуючи якість та термін придатності харчових продуктів у майбутньому. Хоча це дослідження все ще перебуває на початковій стадії, воно, безсумнівно, незабаром вийде з лабораторії в комерційну сферу.