Антимикробни полиуретанови покрития с редкоземни легирани елементи

Антимикробни полиуреатни покрития с нано-цинкови оксидни частици, легирани с редкоземни елементи

Източник: AZO MATERIALS Пандемията от Covid-19 демонстрира спешната нужда от антивирусни и антимикробни покрития за повърхности в обществени пространства и здравни заведения. Скорошни изследвания, публикувани през октомври 2021 г. в списание Microbial Biotechnology, демонстрираха бърз препарат, легиран с нано-цинков оксид, за полиурейни покрития, който се стреми да реши този проблем. Необходимостта от хигиенични повърхности Както се вижда от множество огнища на заразни болести, повърхностите са източник на предаване на патогени. Належащата нужда от бързи, ефективни и нетоксични химикали и антимикробни и антивирусни повърхностни покрития стимулира иновативни изследвания в областта на биотехнологиите, индустриалната химия и материалознанието. Повърхностните покрития с антивирусно и антимикробно действие могат да намалят риска от предаване на вируси и да убиват биоструктури и микроорганизми при контакт. Те възпрепятстват растежа на микроорганизми чрез разрушаване на клетъчната мембрана. Те също така подобряват свойствата на повърхността, като устойчивост на корозия и издръжливост. Според Европейския център за контрол и превенция на заболяванията, 4 милиона души (около два пъти повече от населението на Ню Мексико) в световен мащаб годишно се разболяват от инфекция, свързана със здравеопазването. Това води до около 37 000 смъртни случая по целия свят, като ситуацията е особено лоша в развиващите се страни, където хората може да нямат достъп до подходяща санитарна и хигиенна инфраструктура за здравеопазване. В западния свят HCAIs са шестата по големина причина за смърт. Всичко е податливо на замърсяване с микроби и вируси – храна, оборудване, повърхности и стени, както и текстил са само някои примери. Дори редовните графици за санитария може да не убият всеки микроб, присъстващ по повърхностите, така че има належаща нужда от разработване на нетоксични повърхностни покрития, които предотвратяват растежа на микробите. В случая с Covid-19 проучванията показват, че вирусът може да остане активен върху често докосвани повърхности от неръждаема стомана и пластмаса до 72 часа, което демонстрира спешната нужда от повърхностни покрития с антивирусни свойства. Антимикробните повърхности се използват в здравните заведения повече от десетилетие, като се използват за контрол на огнищата на MRSA. Цинков оксид – широко изследвано антимикробно химично съединение. Цинковият оксид (ZnO) има мощни антимикробни и антивирусни свойства. Употребата на ZnO е интензивно проучена през последните години като активна съставка в множество антимикробни и антивирусни химикали. Многобройни проучвания за токсичност са установили, че ZnO е практически нетоксичен за хора и животни, но е високоефективен при разрушаване на клетъчните обвивки на микроорганизмите. Механизмите за убиване на микроорганизмите на цинковия оксид могат да се отдадат на няколко свойства. Zn2+ йони се освобождават чрез частично разтваряне на частици цинков оксид, което нарушава по-нататъшната антимикробна активност дори при други присъстващи микроби, както и чрез директен контакт с клетъчните стени и освобождаване на реактивни кислородни видове. Антимикробната активност на цинковия оксид е допълнително свързана с размера и концентрацията на частиците: по-малките частици и разтворите с по-висока концентрация на цинкови наночастици имат повишена антимикробна активност. Наночастиците цинков оксид, които са с по-малък размер, проникват по-лесно в микробната клетъчна мембрана поради голямата си повърхностна повърхност. Много изследвания, особено напоследък върху Sars-CoV-2, изясниха подобно ефективно действие срещу вируси. Използване на RE-дотирани нано-цинкови оксидни и полиуретанови покрития за създаване на повърхности с превъзходни антимикробни свойства Екипът от Ли, Лиу, Яо и Нарасималу предложи метод за бързо приготвяне на антимикробни полиуретанови покрития чрез въвеждане на нано-цинкови оксидни частици, легирани с редкоземни елементи, създадени чрез смесване на наночастиците с редкоземни елементи в азотна киселина. ZnO наночастиците са легирани с церий (Ce), празеодим (Pr), лантан (LA) и гадолиний (Gd). Установено е, че нано-цинковите оксидни частици, легирани с лантан, са 85% ефективни срещу бактериалните щамове на P. aeruginosa и E. Coli. Тези наночастици също така остават 83% ефективни при убиване на микроби, дори след 25 минути излагане на UV светлина. Легираните нано-цинкови оксидни частици, изследвани в изследването, могат да покажат подобрена UV реакция и термична реакция на температурни промени. Биологичните анализи и характеризирането на повърхностите също така предоставиха доказателства, че повърхностите запазват своята антимикробна активност след многократна употреба. Полиуретановите покрития също имат висока издръжливост с по-малък риск от отлепване на повърхностите. Издръжливостта на повърхностите, съчетана с антимикробната активност и реакцията на нано-ZnO частиците към околната среда, осигуряват подобрения в потенциала им за практически приложения в различни условия и индустрии. Потенциални приложения Това изследване показва огромен потенциал за контрол на бъдещи огнища и спиране на предаването на високопатогенни инфекции на папиломите (HPAI) в здравните заведения. Съществува и потенциал за използването им в хранително-вкусовата промишленост за осигуряване на антимикробни опаковки и влакна, подобрявайки качеството и срока на годност на хранителните продукти в бъдеще. Въпреки че това изследване е все още в начален стадий, то несъмнено скоро ще премине от лабораторията в търговската сфера.