Lớp phủ Polyurea kháng khuẩn có pha đất hiếm

Lớp phủ Polyurea kháng khuẩn với các hạt oxit nano kẽm pha tạp đất hiếm

nguồn: VẬT LIỆU AZOĐại dịch Covid-19 đã chứng minh nhu cầu cấp thiết về lớp phủ kháng vi-rút và kháng khuẩn cho các bề mặt ở không gian công cộng và môi trường chăm sóc sức khỏe. Nghiên cứu gần đây được công bố vào tháng 10 năm 2021 trên tạp chí Công nghệ sinh học vi sinh đã chứng minh một chế phẩm pha tạp nano-Kẽm oxit nhanh chóng cho lớp phủ polyurea nhằm giải quyết vấn đề này. Nhu cầu về bề mặt hợp vệ sinh Như đã chứng minh qua nhiều đợt bùng phát bệnh truyền nhiễm, bề mặt là nguồn lây truyền mầm bệnh. Nhu cầu cấp thiết về các hóa chất nhanh chóng, hiệu quả và không độc hại cũng như lớp phủ bề mặt kháng khuẩn và kháng vi-rút đã thúc đẩy nghiên cứu sáng tạo trong các lĩnh vực công nghệ sinh học, hóa học công nghiệp và khoa học vật liệu. Lớp phủ bề mặt có tác dụng kháng vi-rút và kháng khuẩn có thể làm giảm nguy cơ lây truyền vi-rút và tiêu diệt các cấu trúc sinh học và vi sinh vật khi tiếp xúc. Chúng ngăn cản sự phát triển của vi sinh vật thông qua việc phá vỡ màng tế bào. Chúng cũng cải thiện các đặc tính của bề mặt, chẳng hạn như khả năng chống ăn mòn và độ bền. Theo Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh Châu Âu, 4 triệu người (gấp khoảng hai lần dân số New Mexico) trên toàn cầu mỗi năm mắc phải bệnh nhiễm trùng liên quan đến chăm sóc sức khỏe. Điều này dẫn đến khoảng 37.000 ca tử vong trên toàn thế giới, tình hình đặc biệt tồi tệ ở các nước đang phát triển, nơi mọi người có thể không được tiếp cận với cơ sở hạ tầng vệ sinh và chăm sóc sức khỏe phù hợp. Ở phương Tây, HCAI là nguyên nhân gây tử vong lớn thứ sáu. Mọi thứ đều dễ bị nhiễm vi khuẩn và vi-rút - thực phẩm, thiết bị, bề mặt và tường, và hàng dệt may chỉ là một số ví dụ. Ngay cả lịch trình vệ sinh thường xuyên cũng không thể tiêu diệt mọi vi khuẩn có trên bề mặt, do đó, nhu cầu cấp thiết phải phát triển các lớp phủ bề mặt không độc hại để ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn là rất lớn. Trong trường hợp của Covid-19, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng vi-rút có thể hoạt động trên các bề mặt thép không gỉ và nhựa thường xuyên chạm vào trong tối đa 72 giờ, chứng minh nhu cầu cấp thiết về lớp phủ bề mặt có đặc tính kháng vi-rút. Các bề mặt kháng khuẩn đã được sử dụng trong các cơ sở chăm sóc sức khỏe trong hơn một thập kỷ, được sử dụng để kiểm soát các đợt bùng phát MRSA. Kẽm oxit - Một hợp chất hóa học kháng khuẩn được khám phá rộng rãi Kẽm oxit (ZnO) có đặc tính kháng khuẩn và kháng vi-rút mạnh. Việc sử dụng ZnO đã được nghiên cứu sâu rộng trong những năm gần đây như một thành phần hoạt tính trong nhiều loại hóa chất kháng khuẩn và kháng vi-rút. Nhiều nghiên cứu về độc tính đã phát hiện ra rằng ZnO hầu như không độc đối với con người và động vật nhưng lại rất hiệu quả trong việc phá vỡ lớp màng tế bào của vi sinh vật. Cơ chế tiêu diệt vi sinh vật của Kẽm oxit có thể là do một số đặc tính. Các ion Zn2+ được giải phóng do hòa tan một phần các hạt Kẽm oxit, phá vỡ hoạt động kháng khuẩn tiếp theo ngay cả ở các vi khuẩn khác hiện diện, cũng như tiếp xúc trực tiếp với thành tế bào và giải phóng các loài oxy phản ứng. Hoạt động kháng khuẩn của Kẽm oxit cũng liên quan đến kích thước và nồng độ hạt: các hạt nhỏ hơn và dung dịch có nồng độ cao hơn của các hạt nano Kẽm có hoạt động kháng khuẩn tăng lên. Các hạt nano Kẽm oxit có kích thước nhỏ hơn dễ dàng xâm nhập vào màng tế bào vi khuẩn hơn do diện tích giao diện lớn của chúng. Nhiều nghiên cứu, đặc biệt là về Sars-CoV-2 gần đây, đã làm sáng tỏ tác dụng hiệu quả tương tự chống lại vi-rút. Sử dụng lớp phủ nano-kẽm oxit và polyurea pha tạp lại để tạo ra bề mặt có đặc tính kháng khuẩn vượt trội Nhóm của Li, Liu, Yao và Narasimalu đã đề xuất một phương pháp để chế tạo nhanh lớp phủ polyurea kháng khuẩn bằng cách đưa các hạt nano-kẽm oxit pha tạp đất hiếm được tạo ra bằng cách trộn các hạt nano với đất hiếm trong axit nitric. Các hạt nano ZnO được pha tạp bằng Cerium (Ce), Praseodymium (Pr), Lanthanum (LA) và Gadolinium (Gd.) Các hạt nano-kẽm oxit pha tạp lanthanum được phát hiện có hiệu quả 85% đối với các chủng vi khuẩn P. aeruginosa và E. Coli. Các hạt nano này cũng vẫn duy trì hiệu quả tiêu diệt vi khuẩn là 83%, ngay cả sau 25 phút tiếp xúc với tia UV. Các hạt nano-kẽm oxit pha tạp được khám phá trong nghiên cứu này có thể cho thấy phản ứng ánh sáng UV và phản ứng nhiệt được cải thiện đối với những thay đổi nhiệt độ. Các xét nghiệm sinh học và đặc tính bề mặt cũng cung cấp bằng chứng cho thấy bề mặt vẫn giữ được hoạt tính kháng khuẩn sau khi sử dụng nhiều lần. Lớp phủ polyurea cũng có độ bền cao với ít nguy cơ bong tróc bề mặt hơn. Độ bền của bề mặt kết hợp với hoạt tính kháng khuẩn và phản ứng với môi trường của các hạt nano-ZnO giúp cải thiện tiềm năng ứng dụng thực tế của chúng trong nhiều bối cảnh và ngành công nghiệp khác nhau. Các ứng dụng tiềm năng Nghiên cứu này cho thấy tiềm năng to lớn trong việc kiểm soát các đợt bùng phát trong tương lai và ngăn chặn sự lây truyền của HPAI trong các cơ sở chăm sóc sức khỏe. Chúng cũng có tiềm năng được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm để cung cấp bao bì và sợi kháng khuẩn, cải thiện chất lượng và thời hạn sử dụng của thực phẩm trong tương lai. Mặc dù nghiên cứu này vẫn còn trong giai đoạn đầu, nhưng chắc chắn nó sẽ sớm được đưa ra khỏi phòng thí nghiệm và tiến vào lĩnh vực thương mại.