Antimikrobiāli poliurīnvielas pārklājumi ar retzemju elementiem

Antimikrobiāli poliurīnvielas pārklājumi ar retzemju elementiem leģētām nano-cinka oksīda daļiņām

Avots: AZO MATERIĀLI Covid-19 pandēmija ir parādījusi steidzamo nepieciešamību pēc pretvīrusu un pretmikrobu pārklājumiem virsmām sabiedriskās telpās un veselības aprūpes vidē. Jaunākie pētījumi, kas publicēti 2021. gada oktobrī žurnālā “Microbial Biotechnology”, ir parādījuši ātru nano-cinka oksīda piedevu poliurīnvielas pārklājumiem, kas cenšas risināt šo problēmu. Nepieciešamība pēc higiēniskām virsmām Kā liecina vairāki infekcijas slimību uzliesmojumi, virsmas ir patogēnu pārnešanas avots. Steidzamā vajadzība pēc ātrām, efektīvām un netoksiskām ķīmiskām vielām un pretmikrobu un pretvīrusu virsmas pārklājumiem ir veicinājusi inovatīvus pētījumus biotehnoloģijas, rūpnieciskās ķīmijas un materiālzinātnes jomā. Virsmas pārklājumi ar pretvīrusu un pretmikrobu iedarbību var samazināt vīrusu pārnešanas risku un iznīcināt biostruktūras un mikroorganismus, nonākot saskarē. Tie kavē mikroorganismu augšanu, bojājot šūnu membrānu. Tie arī uzlabo virsmas īpašības, piemēram, izturību pret koroziju un ilgmūžību. Saskaņā ar Eiropas Slimību kontroles un profilakses centra datiem, katru gadu 4 miljoni cilvēku (apmēram divreiz vairāk nekā Ņūmeksikas iedzīvotāju skaits) visā pasaulē iegūst ar veselības aprūpi saistītu infekciju. Tas noved pie aptuveni 37 000 nāves gadījumu visā pasaulē, un situācija ir īpaši slikta jaunattīstības valstīs, kur cilvēkiem var nebūt pieejama pienācīga sanitārija un veselības aprūpes higiēnas infrastruktūra. Rietumu pasaulē veselības aprūpes infekcijas ir sestais lielākais nāves cēlonis. Viss ir uzņēmīgs pret piesārņojumu ar mikrobiem un vīrusiem – pārtika, iekārtas, virsmas un sienas, kā arī tekstilizstrādājumi ir tikai daži piemēri. Pat regulāri sanitārijas grafiki var neiznīcināt visus uz virsmām esošos mikrobus, tāpēc ir steidzami jāizstrādā netoksiski virsmas pārklājumi, kas novērš mikrobu augšanu. Covid-19 gadījumā pētījumi liecina, ka vīruss var palikt aktīvs uz bieži pieskartām nerūsējošā tērauda un plastmasas virsmām līdz pat 72 stundām, kas liecina par steidzamo nepieciešamību pēc virsmas pārklājumiem ar pretvīrusu īpašībām. Pretmikrobu virsmas veselības aprūpes iestādēs tiek izmantotas jau vairāk nekā desmit gadus, lai kontrolētu MRSA uzliesmojumus. Cinka oksīds – plaši pētīts pretmikrobu ķīmisks savienojums Cinka oksīdam (ZnO) piemīt spēcīgas pretmikrobu un pretvīrusu īpašības. Pēdējos gados intensīvi tiek pētīta ZnO izmantošana kā aktīvā sastāvdaļa daudzās pretmikrobu un pretvīrusu ķīmiskās vielās. Daudzos toksicitātes pētījumos ir atklāts, ka ZnO praktiski nav toksisks cilvēkiem un dzīvniekiem, bet tas ir ļoti efektīvs mikroorganismu šūnu apvalku iznīcināšanā. Cinka oksīda mikroorganismu iznīcināšanas mehānismus var attiecināt uz dažām īpašībām. Zn2+ jonus atbrīvo cinka oksīda daļiņu daļēja izšķīšana, kas traucē turpmāku pretmikrobu aktivitāti pat citos klātesošajos mikrobos, kā arī tieša saskare ar šūnu sieniņām un reaktīvo skābekļa sugu izdalīšanās. Cinka oksīda pretmikrobu aktivitāte ir saistīta arī ar daļiņu izmēru un koncentrāciju: mazākām daļiņām un augstākas koncentrācijas cinka nanodaļiņu šķīdumiem ir palielināta pretmikrobu aktivitāte. Mazāka izmēra cinka oksīda nanodaļiņas to lielās saskarnes laukuma dēļ vieglāk iekļūst mikrobu šūnu membrānā. Daudzi pētījumi, īpaši nesen veikti par Sars-CoV-2, ir noskaidrojuši līdzīgi efektīvu iedarbību pret vīrusiem. Izmantojot atkārtoti leģētus nano-cinka oksīda un poliurīnvielas pārklājumus, lai izveidotu virsmas ar izcilām antimikrobiālām īpašībām. Li, Liu, Jao un Narasimalu komanda ir ierosinājusi metodi antimikrobiālu poliurīnvielas pārklājumu ātrai pagatavošanai, ievadot ar retzemju elementiem leģētas nano-cinka oksīda daļiņas, kas izveidotas, sajaucot nanodaļiņas ar retzemju elementiem slāpekļskābē. ZnO nanodaļiņas tika leģētas ar cēriju (Ce), prazeodīmu (Pr), lantānu (LA) un gadolīniju (Gd.). Tika konstatēts, ka ar lantānu leģētās nano-cinka oksīda daļiņas ir 85% efektīvas pret P. aeruginosa un E. coli baktēriju celmiem. Šīs nanodaļiņas saglabā arī 83% efektivitāti mikrobu iznīcināšanā pat pēc 25 minūšu UV gaismas iedarbības. Pētījumā pētītās leģētās nano-cinka oksīda daļiņas var uzrādīt uzlabotu UV gaismas reakciju un termisko reakciju uz temperatūras izmaiņām. Bioanalīzes un virsmas raksturojums arī sniedza pierādījumus tam, ka virsmas saglabā savu pretmikrobu aktivitāti pēc atkārtotas lietošanas. Poliurīnvielas pārklājumiem ir arī augsta izturība un mazāks virsmu lobīšanās risks. Virsmu izturība apvienojumā ar nano-ZnO daļiņu pretmikrobu aktivitāti un reakciju uz vidi uzlabo to praktisko pielietojumu potenciālu dažādās vidēs un nozarēs. Iespējamie pielietojumi Šis pētījums parāda milzīgu potenciālu turpmāku uzliesmojumu kontrolei un HPAI pārnešanas apturēšanai veselības aprūpes iestādēs. Pastāv arī potenciāls to izmantošanai pārtikas rūpniecībā, lai nodrošinātu pretmikrobu iepakojumu un šķiedras, uzlabojot pārtikas produktu kvalitāti un uzglabāšanas laiku nākotnē. Lai gan šis pētījums vēl ir sākumstadijā, tas neapšaubāmi drīz pārcelsies no laboratorijas uz komerciālo sfēru.