สารเคลือบโพลียูเรียป้องกันจุลินทรีย์พร้อมสารเจือปนแรร์เอิร์ธ

สารเคลือบโพลียูเรียป้องกันจุลินทรีย์ที่มีอนุภาคซิงค์ออกไซด์นาโนที่เจือปนด้วยธาตุหายาก

แหล่งที่มา: AZO MATERIALS การระบาดของโควิด-19 แสดงให้เห็นถึงความต้องการอย่างเร่งด่วนสำหรับสารเคลือบป้องกันไวรัสและป้องกันจุลินทรีย์สำหรับพื้นผิวในพื้นที่สาธารณะและสภาพแวดล้อมด้านการดูแลสุขภาพ การวิจัยล่าสุดที่ตีพิมพ์ในวารสาร Microbial Biotechnology เมื่อเดือนตุลาคม 2021 ได้แสดงให้เห็นถึงการเตรียมสารเคลือบโพลียูเรียด้วยนาโนซิงค์ออกไซด์แบบรวดเร็วเพื่อแก้ไขปัญหานี้ ความต้องการพื้นผิวที่ถูกสุขอนามัย ดังที่แสดงให้เห็นจากการระบาดของโรคติดต่อหลายครั้ง พื้นผิวเป็นแหล่งที่มาของการแพร่กระจายของเชื้อโรค ความต้องการเร่งด่วนสำหรับสารเคมีที่รวดเร็ว มีประสิทธิภาพ และไม่เป็นพิษ รวมถึงสารเคลือบพื้นผิวที่ป้องกันจุลินทรีย์และไวรัสได้กระตุ้นให้เกิดการวิจัยเชิงนวัตกรรมในสาขาเทคโนโลยีชีวภาพ เคมีอุตสาหกรรม และวิทยาศาสตร์วัสดุ สารเคลือบพื้นผิวที่มีฤทธิ์ต้านไวรัสและป้องกันจุลินทรีย์สามารถลดความเสี่ยงของการแพร่กระจายของไวรัสและฆ่าโครงสร้างชีวภาพและจุลินทรีย์เมื่อสัมผัส สารเคลือบเหล่านี้ขัดขวางการเติบโตของจุลินทรีย์โดยการรบกวนเยื่อหุ้มเซลล์ นอกจากนี้ยังช่วยปรับปรุงคุณสมบัติของพื้นผิว เช่น ความทนทานต่อการกัดกร่อน ตามข้อมูลของศูนย์ควบคุมและป้องกันโรคแห่งยุโรป ประชากรทั่วโลก 4 ล้านคน (ประมาณสองเท่าของประชากรในนิวเม็กซิโก) ติดเชื้อที่เกี่ยวข้องกับการดูแลสุขภาพทุกปี ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิตทั่วโลกประมาณ 37,000 ราย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในประเทศกำลังพัฒนาที่ผู้คนอาจไม่สามารถเข้าถึงโครงสร้างพื้นฐานด้านสุขอนามัยและการดูแลสุขภาพที่เหมาะสมได้ ในโลกตะวันตก HCAIs เป็นสาเหตุการเสียชีวิตที่ใหญ่เป็นอันดับหก ทุกอย่างมีความเสี่ยงต่อการปนเปื้อนของจุลินทรีย์และไวรัส – อาหาร อุปกรณ์ พื้นผิวและผนัง และสิ่งทอ เป็นเพียงตัวอย่างบางส่วน แม้แต่กำหนดการสุขาภิบาลปกติก็อาจไม่สามารถฆ่าจุลินทรีย์ทุกตัวที่อยู่บนพื้นผิวได้ ดังนั้นจึงมีความจำเป็นอย่างเร่งด่วนในการพัฒนาสารเคลือบพื้นผิวที่ไม่เป็นพิษซึ่งป้องกันไม่ให้จุลินทรีย์เติบโต ในกรณีของ Covid-19 การศึกษาวิจัยแสดงให้เห็นว่าไวรัสสามารถคงอยู่บนพื้นผิวสแตนเลสและพลาสติกที่สัมผัสบ่อยครั้งได้นานถึง 72 ชั่วโมง ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความจำเป็นอย่างเร่งด่วนสำหรับสารเคลือบพื้นผิวที่มีคุณสมบัติต้านไวรัส พื้นผิวป้องกันจุลินทรีย์ถูกนำมาใช้ในสถานพยาบาลมานานกว่าทศวรรษ โดยใช้เพื่อควบคุมการระบาดของ MRSA สังกะสีออกไซด์ – สารประกอบเคมีป้องกันจุลินทรีย์ที่ได้รับการสำรวจอย่างกว้างขวางสังกะสีออกไซด์ (ZnO) มีคุณสมบัติต้านจุลินทรีย์และไวรัสที่มีประสิทธิภาพ การใช้ ZnO ได้รับการสำรวจอย่างเข้มข้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเป็นส่วนประกอบที่ออกฤทธิ์ในสารเคมีป้องกันจุลินทรีย์และไวรัสจำนวนมาก การศึกษาพิษจำนวนมากพบว่า ZnO แทบจะไม่มีพิษต่อมนุษย์และสัตว์ แต่มีประสิทธิภาพสูงในการทำลายเยื่อหุ้มเซลล์ของจุลินทรีย์ กลไกการฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ของสังกะสีออกไซด์สามารถอธิบายได้จากคุณสมบัติบางประการ ไอออน Zn2+ จะถูกปล่อยออกมาจากการละลายบางส่วนของอนุภาคสังกะสีออกไซด์ ซึ่งจะไปขัดขวางกิจกรรมต่อต้านจุลินทรีย์เพิ่มเติมแม้กระทั่งในจุลินทรีย์อื่นๆ ที่มีอยู่ รวมไปถึงการสัมผัสโดยตรงกับผนังเซลล์และการปล่อยออกซิเจนที่มีปฏิกิริยา นอกจากนี้ กิจกรรมต่อต้านจุลินทรีย์ของสังกะสีออกไซด์ยังเกี่ยวข้องกับขนาดและความเข้มข้นของอนุภาคอีกด้วย อนุภาคขนาดเล็กและสารละลายที่มีความเข้มข้นสูงกว่าของอนุภาคนาโนสังกะสีจะมีฤทธิ์ต่อต้านจุลินทรีย์เพิ่มขึ้น อนุภาคนาโนสังกะสีออกไซด์ที่มีขนาดเล็กกว่าจะแทรกซึมเข้าไปในเยื่อหุ้มเซลล์ของจุลินทรีย์ได้ง่ายกว่าเนื่องจากมีพื้นที่ส่วนต่อประสานขนาดใหญ่ งานวิจัยหลายๆ ชิ้น โดยเฉพาะเกี่ยวกับ Sars-CoV-2 เมื่อไม่นานมานี้ ได้อธิบายกลไกที่มีประสิทธิภาพในการต่อต้านไวรัสในลักษณะเดียวกัน การใช้สารเคลือบโพลียูเรียและซิงค์ออกไซด์แบบเติมซ้ำเพื่อสร้างพื้นผิวที่มีคุณสมบัติต้านจุลชีพที่เหนือกว่า ทีมงานของ Li, Liu, Yao และ Narasimalu ได้เสนอวิธีการเตรียมสารเคลือบโพลียูเรียป้องกันจุลินทรีย์อย่างรวดเร็วด้วยการนำอนุภาคนาโนซิงค์ออกไซด์แบบเติมซ้ำด้วยธาตุหายาก ซึ่งสร้างขึ้นโดยการผสมอนุภาคนาโนกับธาตุหายากในกรดไนตริก อนุภาคนาโน ZnO ถูกเติมด้วยเซเรียม (Ce), เพรซีโอไดเมียม (Pr), แลนทานัม (LA) และแกโดลิเนียม (Gd) พบว่าอนุภาคนาโนซิงค์ออกไซด์แบบเติมแลนทานัมมีประสิทธิภาพ 85% ต่อเชื้อแบคทีเรีย P. aeruginosa และ E. Coli อนุภาคนาโนเหล่านี้ยังคงมีประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ได้ 83% แม้จะสัมผัสแสง UV เป็นเวลา 25 นาทีก็ตาม อนุภาคนาโนซิงค์ออกไซด์ที่ถูกเจือปนสารเจือปนที่สำรวจในงานวิจัยนี้อาจแสดงให้เห็นถึงการตอบสนองต่อแสงยูวีที่ดีขึ้นและการตอบสนองต่อความร้อนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ การวิเคราะห์ทางชีวภาพและลักษณะพื้นผิวยังให้หลักฐานว่าพื้นผิวยังคงกิจกรรมต่อต้านจุลินทรีย์ไว้ได้แม้จะใช้งานซ้ำแล้วซ้ำเล่าก็ตาม สารเคลือบโพลียูเรียยังมีความทนทานสูงโดยมีความเสี่ยงที่พื้นผิวจะหลุดลอกออกน้อยกว่า ความทนทานของพื้นผิวควบคู่ไปกับกิจกรรมต่อต้านจุลินทรีย์และการตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อมของอนุภาคนาโนซิงค์ออกไซด์ทำให้มีศักยภาพในการใช้งานจริงในสถานที่และอุตสาหกรรมต่างๆ มากขึ้น การใช้งานที่เป็นไปได้ การวิจัยนี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพมหาศาลในการควบคุมการระบาดในอนาคตและหยุดการแพร่กระจายของเชื้อ HPAI ในสถานพยาบาล นอกจากนี้ยังมีศักยภาพในการนำไปใช้ในอุตสาหกรรมอาหารเพื่อผลิตบรรจุภัณฑ์และเส้นใยป้องกันจุลินทรีย์ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงคุณภาพและอายุการเก็บรักษาของอาหารในอนาคต แม้ว่าการวิจัยนี้จะยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น แต่ไม่ต้องสงสัยเลยว่าในไม่ช้านี้ การวิจัยนี้จะขยายออกจากห้องปฏิบัติการและเข้าสู่เชิงพาณิชย์