Recobriments antimicrobians de poliurea amb partícules de nanoòxid de zinc dopades amb terres rares
Font: AZO MATERIALS La pandèmia de la Covid-19 ha demostrat la necessitat urgent de recobriments antivirals i antimicrobians per a superfícies en espais públics i entorns sanitaris. Una investigació recent publicada a l'octubre de 2021 a la revista Microbial Biotechnology ha demostrat una preparació ràpida dopada amb nano-òxid de zinc per a recobriments de poliurea que busca abordar aquest problema. La necessitat de superfícies higièniques Com ho demostren múltiples brots de malalties transmissibles, les superfícies són una font de transmissió de patògens. La necessitat urgent de productes químics ràpids, eficaços i no tòxics i recobriments superficials antimicrobians i antivirals ha estimulat la investigació innovadora en els camps de la biotecnologia, la química industrial i la ciència de materials. Els recobriments superficials amb acció antiviral i antimicrobiana poden reduir el risc de transmissió viral i matar bioestructures i microorganismes en contacte. Dificulten el creixement de microorganismes mitjançant la disrupció de la membrana cel·lular. També milloren les propietats de la superfície, com ara la resistència a la corrosió i la durabilitat. Segons el Centre Europeu per al Control i la Prevenció de Malalties, 4 milions de persones (aproximadament el doble de la població de Nou Mèxic) a nivell mundial adquireixen una infecció associada a l'atenció mèdica cada any. Això provoca unes 37.000 morts a tot el món, i la situació és especialment greu als països en desenvolupament, on les persones poden no tenir accés a infraestructures adequades de sanejament i higiene sanitària. Al món occidental, les infeccions per infeccions cutànies (HCAI) són la sisena causa de mort més important. Tot és susceptible a la contaminació per microbis i virus: els aliments, els equips, les superfícies i les parets, i els tèxtils en són només alguns exemples. Fins i tot els programes de sanejament regulars poden no matar tots els microbis presents a les superfícies, per la qual cosa hi ha una necessitat urgent de desenvolupar recobriments superficials no tòxics que evitin el creixement microbià. En el cas de la Covid-19, els estudis han demostrat que el virus pot romandre actiu en superfícies d'acer inoxidable i plàstic que es toquen amb freqüència fins a 72 hores, cosa que demostra la necessitat urgent de recobriments superficials amb propietats antivirals. Les superfícies antimicrobianes s'han utilitzat en entorns sanitaris durant més d'una dècada, i s'han utilitzat per controlar els brots de SARM. Òxid de zinc: un compost químic antimicrobià àmpliament explorat. L'òxid de zinc (ZnO) té potents propietats antimicrobianes i antivirals. L'ús del ZnO s'ha explorat intensament en els darrers anys com a ingredient actiu en nombrosos productes químics antimicrobians i antivirals. Nombrosos estudis de toxicitat han descobert que el ZnO és pràcticament no tòxic per a humans i animals, però és altament eficaç per alterar les embolcalls cel·lulars dels microorganismes. Els mecanismes de destrucció de microorganismes de l'òxid de zinc es poden atribuir a algunes propietats. Els ions Zn2+ s'alliberen per dissolució parcial de partícules d'òxid de zinc que interrompen l'activitat antimicrobiana fins i tot en altres microbis presents, així com el contacte directe amb les parets cel·lulars i l'alliberament d'espècies reactives d'oxigen. L'activitat antimicrobiana de l'òxid de zinc també està relacionada amb la mida i la concentració de les partícules: les partícules més petites i les solucions de concentració més alta de nanopartícules de zinc han augmentat l'activitat antimicrobiana. Les nanopartícules d'òxid de zinc que són de mida més petita penetren més fàcilment a la membrana cel·lular microbiana a causa de la seva gran àrea interfacial. Molts estudis, en particular els recents sobre el Sars-CoV-2, han elucidat una acció similarment efectiva contra els virus. Ús de nano-òxid de zinc i recobriments de poliurea RE-dopats per crear superfícies amb propietats antimicrobianes superiors L'equip de Li, Liu, Yao i Narasimalu ha proposat un mètode per preparar ràpidament recobriments de poliurea antimicrobians mitjançant la introducció de partícules de nano-òxid de zinc dopades amb terres rares creades barrejant les nanopartícules amb terres rares en àcid nítric. Les nanopartícules de ZnO es van dopar amb ceri (Ce), praseodimi (Pr), lantà (LA) i gadolini (Gd). Es va trobar que les partícules de nano-òxid de zinc dopades amb lantà tenien una eficàcia del 85% contra les soques bacterianes de P. aeruginosa i E. coli. Aquestes nanopartícules també continuen tenint una eficàcia del 83% per matar microbis, fins i tot després de 25 minuts d'exposició a la llum UV. Les partícules de nano-òxid de zinc dopades explorades a l'estudi poden mostrar una resposta millorada a la llum UV i a la resposta tèrmica als canvis de temperatura. Els bioassajos i la caracterització de superfícies també van proporcionar proves que les superfícies conserven les seves activitats antimicrobianes després d'un ús repetit. Els recobriments de poliurea també tenen una alta durabilitat amb menys risc de despreniment de les superfícies. La durabilitat de les superfícies, juntament amb les activitats antimicrobianes i la resposta ambiental de les nanopartícules de ZnO, proporcionen millores al seu potencial per a aplicacions pràctiques en una varietat d'entorns i indústries. Usos potencials Aquesta investigació mostra un enorme potencial per al control de futurs brots i aturar la transmissió de les infeccions d'alta pressió (HPAIs) en entorns sanitaris. També hi ha potencial per al seu ús en la indústria alimentària per proporcionar envasos i fibres antimicrobianes, millorant la qualitat i la vida útil dels aliments en el futur. Tot i que aquesta investigació encara està en la seva infància, sens dubte aviat sortirà del laboratori i entrarà a l'àmbit comercial.
Data de publicació: 04-07-2022