Антимикробные покрытия из полимочевины с редкоземельными элементами

Антимикробные покрытия из полимочевины с наночастицами оксида цинка, легированными редкоземельными элементами

источник: AZO MATERIALSПандемия Covid-19 продемонстрировала острую необходимость в противовирусных и противомикробных покрытиях для поверхностей в общественных местах и ​​медицинских учреждениях. Недавнее исследование, опубликованное в октябре 2021 года в журнале Microbial Biotechnology, продемонстрировало быстрый препарат на основе нано-оксида цинка для полимочевинных покрытий, который направлен на решение этой проблемы.Потребность в гигиенических поверхностяхКак показали многочисленные вспышки инфекционных заболеваний, поверхности являются источником передачи патогенов. Острая потребность в быстрых, эффективных и нетоксичных химикатах, а также противомикробных и противовирусных поверхностных покрытиях стимулировала инновационные исследования в области биотехнологии, промышленной химии и материаловедения.Поверхностные покрытия с противовирусным и противомикробным действием могут снизить риск передачи вирусов и уничтожить биоструктуры и микроорганизмы при контакте. Они препятствуют росту микроорганизмов за счет разрушения клеточной мембраны. Они также улучшают свойства поверхности, такие как коррозионная стойкость и долговечность. По данным Европейского центра по контролю и профилактике заболеваний, 4 миллиона человек (примерно в два раза больше населения Нью-Мексико) в мире ежегодно приобретают инфекцию, связанную с оказанием медицинской помощи. Это приводит к примерно 37 000 смертей во всем мире, причем ситуация особенно плоха в развивающихся странах, где люди могут не иметь доступа к надлежащей санитарии и инфраструктуре гигиены здравоохранения. В западном мире ИСМП являются шестой по величине причиной смерти. Все подвержено загрязнению микробами и вирусами — продукты питания, оборудование, поверхности и стены, а также текстиль — это лишь некоторые примеры. Даже регулярные графики санитарии могут не убить все микробы, присутствующие на поверхностях, поэтому существует настоятельная необходимость в разработке нетоксичных поверхностных покрытий, которые предотвращают рост микробов. В случае с Covid-19 исследования показали, что вирус может оставаться активным на часто прикасающихся поверхностях из нержавеющей стали и пластика до 72 часов, что свидетельствует о срочной необходимости в поверхностных покрытиях с противовирусными свойствами. Антимикробные поверхности используются в медицинских учреждениях уже более десяти лет, их используют для контроля вспышек MRSA.Оксид цинка — широко изученное антимикробное химическое соединениеОксид цинка (ZnO) обладает мощными антимикробными и противовирусными свойствами. Использование ZnO интенсивно изучалось в последние годы в качестве активного ингредиента в многочисленных антимикробных и противовирусных химических веществах. Многочисленные исследования токсичности показали, что ZnO ​​практически нетоксичен для людей и животных, но очень эффективен в разрушении клеточных оболочек микроорганизмов.Механизмы уничтожения микроорганизмов оксидом цинка можно объяснить несколькими свойствами. Ионы Zn2+ высвобождаются при частичном растворении частиц оксида цинка, что нарушает дальнейшую антимикробную активность даже в других присутствующих микробах, а также при прямом контакте с клеточными стенками и высвобождении активных форм кислорода. Антимикробная активность оксида цинка дополнительно связана с размером частиц и концентрацией: более мелкие частицы и более концентрированные растворы наночастиц цинка обладают более высокой антимикробной активностью. Наночастицы оксида цинка меньшего размера легче проникают в мембрану микробной клетки из-за их большой площади интерфейса. Многие исследования, особенно недавние исследования Sars-CoV-2, выявили аналогичное эффективное действие против вирусов. Использование покрытий из нанооксида цинка и полимочевины, легированных редкоземельными элементами, для создания поверхностей с превосходными антимикробными свойствами Группа Ли, Лю, Яо и Нарасималу предложила метод быстрого приготовления антимикробных покрытий из полимочевины путем введения частиц нанооксида цинка, легированных редкоземельными элементами, полученных путем смешивания наночастиц с редкоземельными элементами в азотной кислоте. Наночастицы ZnO были легированы церием (Ce), празеодимом (Pr), лантаном (LA) и гадолинием (Gd). Было обнаружено, что частицы нанооксида цинка, легированные лантаном, на 85% эффективны против штаммов бактерий P. aeruginosa и E. Coli. Эти наночастицы также остаются на 83% эффективными в уничтожении микробов даже после 25 минут воздействия УФ-излучения. Легированные частицы нанооксида цинка, исследованные в исследовании, могут показать улучшенную реакцию на УФ-свет и термическую реакцию на изменения температуры. Биологические анализы и характеристика поверхности также предоставили доказательства того, что поверхности сохраняют свою антимикробную активность после многократного использования. Полимочевинные покрытия также обладают высокой прочностью с меньшим риском отслаивания поверхностей. Прочность поверхностей в сочетании с антимикробной активностью и реакцией на окружающую среду частиц нанооксида цинка обеспечивают улучшение их потенциала для практического применения в различных условиях и отраслях. Потенциальные применения Это исследование показывает огромный потенциал для контроля будущих вспышек и прекращения передачи HPAI в медицинских учреждениях. Существует также потенциал для их использования в пищевой промышленности для обеспечения антимикробной упаковки и волокон, улучшая качество и срок годности пищевых продуктов в будущем. Хотя это исследование все еще находится в зачаточном состоянии, оно, несомненно, скоро выйдет из лаборатории в коммерческую сферу.