پوشش‌های پلی‌یوریای ضدمیکروبی با آلاییده شده با عناصر نادر خاکی

پوشش‌های پلی‌اوره ضدمیکروبی با ذرات نانو اکسید روی آلاییده شده با عناصر کمیاب خاکی

منبع: مواد آزو همه‌گیری کووید-۱۹ نیاز مبرم به پوشش‌های ضد ویروسی و ضد میکروبی برای سطوح در فضاهای عمومی و محیط‌های مراقبت‌های بهداشتی را نشان داده است. تحقیقات اخیر که در اکتبر ۲۰۲۱ در مجله Microbial Biotechnology منتشر شده است، آماده‌سازی سریع نانو اکسید روی برای پوشش‌های پلی‌اوره را نشان داده است که به دنبال رسیدگی به این موضوع است. نیاز به سطوح بهداشتی همانطور که شیوع بیماری‌های واگیردار متعدد نشان داده است، سطوح منبع انتقال عوامل بیماری‌زا هستند. نیاز مبرم به مواد شیمیایی سریع، مؤثر و غیرسمی و پوشش‌های سطحی ضد میکروبی و ضد ویروسی، تحقیقات نوآورانه‌ای را در زمینه‌های بیوتکنولوژی، شیمی صنعتی و علوم مواد برانگیخته است. پوشش‌های سطحی با عملکرد ضد ویروسی و ضد میکروبی می‌توانند خطر انتقال ویروس را کاهش داده و ساختارهای زیستی و میکروارگانیسم‌ها را در صورت تماس از بین ببرند. آنها از طریق اختلال در غشای سلولی مانع رشد میکروارگانیسم‌ها می‌شوند. آنها همچنین خواص سطح، مانند مقاومت در برابر خوردگی و دوام را بهبود می‌بخشند. طبق گزارش مرکز کنترل و پیشگیری از بیماری‌های اروپا، سالانه ۴ میلیون نفر (حدود دو برابر جمعیت نیومکزیکو) در سراسر جهان به عفونت مرتبط با مراقبت‌های بهداشتی مبتلا می‌شوند. این امر منجر به حدود ۳۷۰۰۰ مرگ در سراسر جهان می‌شود، و این وضعیت به ویژه در کشورهای در حال توسعه که ممکن است مردم به بهداشت مناسب و زیرساخت‌های بهداشت مراقبت‌های بهداشتی دسترسی نداشته باشند، وخیم‌تر است. در جهان غرب، عفونت‌های ناشی از مواد غذایی و دارویی ششمین علت بزرگ مرگ و میر هستند. همه چیز مستعد آلودگی توسط میکروب‌ها و ویروس‌ها است - غذا، تجهیزات، سطوح و دیوارها و منسوجات تنها چند نمونه از این موارد هستند. حتی برنامه‌های منظم بهداشتی ممکن است همه میکروب‌های موجود روی سطوح را از بین نبرد، بنابراین نیاز مبرمی به توسعه پوشش‌های سطحی غیرسمی وجود دارد که از رشد میکروبی جلوگیری می‌کند. در مورد کووید-۱۹، مطالعات نشان داده‌اند که ویروس می‌تواند تا ۷۲ ساعت روی سطوح استیل ضد زنگ و پلاستیکی که مرتباً لمس می‌شوند، فعال بماند، که نشان دهنده نیاز فوری به پوشش‌های سطحی با خواص ضد ویروسی است. سطوح ضد میکروبی بیش از یک دهه است که در محیط‌های مراقبت‌های بهداشتی مورد استفاده قرار می‌گیرند و برای کنترل شیوع MRSA استفاده می‌شوند. اکسید روی - یک ترکیب شیمیایی ضد میکروبی که به طور گسترده مورد بررسی قرار گرفته است. اکسید روی (ZnO) دارای خواص ضد میکروبی و ضد ویروسی قوی است. استفاده از ZnO در سال‌های اخیر به عنوان یک ماده‌ی فعال در مواد شیمیایی ضد میکروبی و ضد ویروسی متعدد به شدت مورد بررسی قرار گرفته است. مطالعات متعدد سمیت نشان داده‌اند که ZnO عملاً برای انسان و حیوانات غیرسمی است، اما در تخریب پوشش سلولی میکروارگانیسم‌ها بسیار مؤثر است. مکانیسم‌های کشتن میکروارگانیسم‌ها توسط اکسید روی را می‌توان به چند ویژگی آن نسبت داد. یون‌های Zn2+ با انحلال جزئی ذرات اکسید روی آزاد می‌شوند که فعالیت ضد میکروبی بیشتر را حتی در سایر میکروب‌های موجود مختل می‌کنند، همچنین تماس مستقیم با دیواره‌های سلولی و آزادسازی گونه‌های فعال اکسیژن. فعالیت ضد میکروبی اکسید روی علاوه بر این به اندازه و غلظت ذرات مرتبط است: ذرات کوچکتر و محلول‌های با غلظت بالاتر نانوذرات روی، فعالیت ضد میکروبی را افزایش داده‌اند. نانوذرات اکسید روی که اندازه کوچکتری دارند، به دلیل مساحت سطحی بزرگشان، راحت‌تر به غشای سلولی میکروبی نفوذ می‌کنند. بسیاری از مطالعات، به ویژه در مورد Sars-CoV-2 اخیراً، عملکرد مؤثر مشابهی را در برابر ویروس‌ها نشان داده‌اند. استفاده از پوشش‌های نانو اکسید روی و پلی‌اوره آلاییده شده با RE برای ایجاد سطوحی با خواص ضد میکروبی برتر. تیم لی، لیو، یائو و ناراسیمالو روشی را برای تهیه سریع پوشش‌های پلی‌اوره ضد میکروبی با معرفی ذرات نانو اکسید روی آلاییده شده با عناصر کمیاب که با مخلوط کردن نانوذرات با عناصر کمیاب در اسید نیتریک ایجاد شده‌اند، پیشنهاد کرده‌اند. نانوذرات ZnO با سریم (Ce)، پراسئودیمیوم (Pr)، لانتانیم (LA) و گادولینیوم (Gd) آلاییده شدند. مشخص شد که ذرات نانو اکسید روی آلاییده شده با لانتانیم 85٪ در برابر سویه‌های باکتریایی P. aeruginosa و E. Coli مؤثر هستند. این نانوذرات همچنین حتی پس از 25 دقیقه قرار گرفتن در معرض نور UV، 83٪ در کشتن میکروب‌ها مؤثر باقی می‌مانند. ذرات نانو اکسید روی دوپ‌شده که در این مطالعه بررسی شده‌اند، ممکن است پاسخ به نور UV و پاسخ حرارتی به تغییرات دما را بهبود بخشند. زیست‌سنجی‌ها و مشخصه‌یابی سطح نیز شواهدی ارائه دادند که سطوح پس از استفاده مکرر، فعالیت‌های ضدمیکروبی خود را حفظ می‌کنند. پوشش‌های پلی‌اوره همچنین دوام بالایی دارند و خطر کنده شدن سطوح آنها کمتر است. دوام سطوح همراه با فعالیت‌های ضدمیکروبی و پاسخ محیطی ذرات نانو اکسید روی، پتانسیل آنها را برای کاربردهای عملی در محیط‌ها و صنایع مختلف بهبود می‌بخشد. کاربردهای بالقوه این تحقیق پتانسیل عظیمی را برای کنترل شیوع بیماری‌های آینده و توقف انتقال HPAI در محیط‌های مراقبت‌های بهداشتی نشان می‌دهد. همچنین پتانسیل استفاده از آنها در صنایع غذایی برای تهیه بسته‌بندی و الیاف ضدمیکروبی وجود دارد که کیفیت و ماندگاری مواد غذایی را در آینده بهبود می‌بخشد. اگرچه این تحقیق هنوز در مراحل ابتدایی خود است، اما بدون شک به زودی از آزمایشگاه خارج شده و به حوزه تجاری وارد خواهد شد.