ანტიმიკრობული პოლიურეას საფარი იშვიათმიწა ელემენტებით დოპირებული

ანტიმიკრობული პოლიურეას საფარი იშვიათმიწა ნივთიერებებით დოპირებული ნანოთუთიის ოქსიდის ნაწილაკებით

წყარო: AZO MATERIALS Covid-19 პანდემიამ აჩვენა ანტივირუსული და ანტიმიკრობული საფარების გადაუდებელი საჭიროება საჯარო სივრცეებსა და ჯანდაცვის გარემოში არსებული ზედაპირებისთვის. 2021 წლის ოქტომბერში ჟურნალ „მიკრობიალური ბიოტექნოლოგიაში“ გამოქვეყნებულმა ბოლოდროინდელმა კვლევამ აჩვენა პოლიურეას საფარებისთვის სწრაფი ნანო-თუთიის ოქსიდით დოპირებული პრეპარატი, რომელიც ამ პრობლემის გადაჭრას ისახავს მიზნად. ჰიგიენური ზედაპირების საჭიროება როგორც გადამდები დაავადებების მრავალჯერადი აფეთქებები აჩვენებს, ზედაპირები პათოგენების გადაცემის წყაროა. სწრაფი, ეფექტური და არატოქსიკური ქიმიკატების, ანტიმიკრობული და ანტივირუსული ზედაპირული საფარების გადაუდებელმა მოთხოვნილებამ ბიძგი მისცა ინოვაციურ კვლევას ბიოტექნოლოგიის, სამრეწველო ქიმიისა და მასალათმცოდნეობის სფეროებში. ანტივირუსული და ანტიმიკრობული მოქმედების მქონე ზედაპირულ საფარებს შეუძლიათ შეამცირონ ვირუსული გადაცემის რისკი და გაანადგურონ ბიოსტრუქტურები და მიკროორგანიზმები კონტაქტის დროს. ისინი ხელს უშლიან მიკროორგანიზმების ზრდას უჯრედული მემბრანის დარღვევის გზით. ისინი ასევე აუმჯობესებენ ზედაპირის ისეთ თვისებებს, როგორიცაა კოროზიისადმი მდგრადობა და გამძლეობა. დაავადებათა კონტროლისა და პრევენციის ევროპული ცენტრის მონაცემებით, მსოფლიოში ყოველწლიურად 4 მილიონი ადამიანი (დაახლოებით ორჯერ მეტი ნიუ-მექსიკოს მოსახლეობაზე) იძენს ჯანდაცვასთან დაკავშირებულ ინფექციას. ეს იწვევს დაახლოებით 37 000 სიკვდილს მსოფლიოში, განსაკუთრებით მძიმე მდგომარეობაა განვითარებად ქვეყნებში, სადაც ადამიანებს შეიძლება არ ჰქონდეთ წვდომა სათანადო სანიტარიულ და ჯანდაცვის ჰიგიენურ ინფრასტრუქტურაზე. დასავლურ სამყაროში, მაღალი ტოქსიკურობის ინფექციების (HCAI) შემთხვევები სიკვდილიანობის მეექვსე მიზეზს წარმოადგენს. ყველაფერი მგრძნობიარეა მიკრობებითა და ვირუსებით დაბინძურების მიმართ - საკვები, აღჭურვილობა, ზედაპირები და კედლები, ასევე ტექსტილი მხოლოდ რამდენიმე მაგალითია. რეგულარული სანიტარიული გრაფიკიც კი შეიძლება არ კლავდეს ზედაპირებზე არსებულ ყველა მიკრობს, ამიტომ არსებობს არატოქსიკური ზედაპირული საფარის შემუშავების აუცილებლობა, რომელიც ხელს შეუშლის მიკრობების ზრდას. Covid-19-ის შემთხვევაში, კვლევებმა აჩვენა, რომ ვირუსს შეუძლია აქტიური დარჩეს ხშირად შეხებად უჟანგავი ფოლადის და პლასტმასის ზედაპირებზე 72 საათამდე, რაც აჩვენებს ანტივირუსული თვისებების მქონე ზედაპირული საფარის აუცილებლობას. ანტიმიკრობული ზედაპირები გამოიყენება ჯანდაცვის დაწესებულებებში ათწლეულზე მეტი ხნის განმავლობაში და გამოიყენება MRSA-ს აფეთქებების კონტროლისთვის. თუთიის ოქსიდი - ფართოდ შესწავლილი ანტიმიკრობული ქიმიური ნაერთი თუთიის ოქსიდს (ZnO) აქვს ძლიერი ანტიმიკრობული და ანტივირუსული თვისებები. ZnO-ს გამოყენება ბოლო წლებში ინტენსიურად იქნა შესწავლილი, როგორც აქტიური ინგრედიენტი მრავალი ანტიმიკრობული და ანტივირუსული ქიმიკატის შემადგენლობაში. მრავალრიცხოვანმა ტოქსიკურობის კვლევებმა აჩვენა, რომ ZnO პრაქტიკულად არატოქსიკურია ადამიანებისა და ცხოველებისთვის, მაგრამ ძალიან ეფექტურია მიკროორგანიზმების უჯრედული გარსების დარღვევისთვის. თუთიის ოქსიდის მიკროორგანიზმების განადგურების მექანიზმები შეიძლება მივაწეროთ რამდენიმე თვისებას. Zn2+ იონები გამოიყოფა თუთიის ოქსიდის ნაწილაკების ნაწილობრივი დაშლით, რომლებიც არღვევენ შემდგომ ანტიმიკრობულ აქტივობას სხვა არსებულ მიკრობებშიც კი, ასევე უჯრედის კედლებთან პირდაპირი კონტაქტით და რეაქტიული ჟანგბადის სახეობების გამოთავისუფლებით. თუთიის ოქსიდის ანტიმიკრობული აქტივობა დამატებით დაკავშირებულია ნაწილაკების ზომასთან და კონცენტრაციასთან: თუთიის ნანონაწილაკების უფრო პატარა ნაწილაკებს და უფრო მაღალი კონცენტრაციის ხსნარებს აქვთ გაზრდილი ანტიმიკრობული აქტივობა. თუთიის ოქსიდის ნანონაწილაკები, რომლებიც უფრო პატარა ზომისაა, უფრო ადვილად აღწევენ მიკრობული უჯრედის მემბრანაში მათი დიდი ზედაპირის ფართობის გამო. ბოლო დროს ჩატარებულმა მრავალმა კვლევამ, განსაკუთრებით Sars-CoV-2-ის კვლევამ, ვირუსების წინააღმდეგ მსგავსი ეფექტური მოქმედება გამოავლინა. ხელახლა დოპირებული ნანო-თუთიის ოქსიდისა და პოლიურეას საფარის გამოყენება უმაღლესი ანტიმიკრობული თვისებების მქონე ზედაპირების შესაქმნელად. ლის, ლიუს, იაოსა და ნარასიმალუს გუნდმა შემოგვთავაზა ანტიმიკრობული პოლიურეას საფარის სწრაფად მომზადების მეთოდი იშვიათმიწა ნივთიერებებით დოპირებული ნანო-თუთიის ოქსიდის ნაწილაკების შეყვანით, რომლებიც წარმოიქმნება ნანონაწილაკების იშვიათმიწა ნივთიერებებთან აზოტის მჟავაში შერევით. ZnO ნანონაწილაკები დოპირებული იყო ცერიუმის (Ce), პრაზეოდიუმის (Pr), ლანთანის (LA) და გადოლინიუმის (Gd.) ლანთანით დოპირებული ნანო-თუთიის ოქსიდის ნაწილაკები 85%-ით ეფექტური აღმოჩნდა P. aeruginosa-სა და E. Coli ბაქტერიული შტამების წინააღმდეგ. ეს ნანონაწილაკები ასევე 83%-ით ეფექტურია მიკრობების განადგურებაში, ულტრაიისფერი სხივების 25 წუთიანი ზემოქმედების შემდეგაც კი. კვლევაში შესწავლილმა დოპირებულმა ნანო-თუთიის ოქსიდის ნაწილაკებმა შეიძლება აჩვენონ გაუმჯობესებული ულტრაიისფერი სხივებისადმი რეაქცია და ტემპერატურის ცვლილებებზე თერმული რეაქცია. ბიოანალიზებმა და ზედაპირის დახასიათებამ ასევე აჩვენა, რომ ზედაპირები ინარჩუნებენ ანტიმიკრობულ აქტივობას განმეორებითი გამოყენების შემდეგ. პოლიურეას საფარებს ასევე აქვთ მაღალი გამძლეობა ზედაპირების აქერცვლის ნაკლები რისკით. ზედაპირების გამძლეობა, ნანო-ZnO ნაწილაკების ანტიმიკრობულ აქტივობასთან და გარემოზე რეაქციასთან ერთად, აუმჯობესებს მათ პრაქტიკულ გამოყენებას სხვადასხვა გარემოსა და ინდუსტრიაში. პოტენციური გამოყენება: ეს კვლევა აჩვენებს უზარმაზარ პოტენციალს მომავალი აფეთქებების კონტროლისა და მაღალპატენტირებული გრიპის ინფექციების (HPAI) გადაცემის შესაჩერებლად ჯანდაცვის დაწესებულებებში. ასევე არსებობს მათი გამოყენების პოტენციალი კვების მრეწველობაში ანტიმიკრობული შეფუთვისა და ბოჭკოების უზრუნველსაყოფად, რაც მომავალში გააუმჯობესებს საკვები პროდუქტების ხარისხს და შენახვის ვადას. მიუხედავად იმისა, რომ ეს კვლევა ჯერ კიდევ საწყის ეტაპზეა, უეჭველად მალე ლაბორატორიიდან კომერციულ სფეროში გადავა.