طلاءات البولي يوريا المضادة للميكروبات الممزوجة بالعناصر الأرضية النادرة

طلاءات البولي يوريا المضادة للميكروبات مع جزيئات أكسيد الزنك النانوية الممزوجة بالعناصر الأرضية النادرة

المصدر: مواد الآزو. أظهرت جائحة كوفيد-19 الحاجة المُلِحّة لطلاءات مضادة للفيروسات والميكروبات للأسطح في الأماكن العامة وبيئات الرعاية الصحية. وقد أظهرت دراسة حديثة نُشرت في أكتوبر 2021 في مجلة Microbial Biotechnology تحضيرًا سريعًا مُشَبَّعًا بأكسيد الزنك النانوي لطلاءات البولي يوريا، والذي يهدف إلى معالجة هذه المشكلة. الحاجة إلى أسطح صحية: كما أثبتت حالات تفشي الأمراض المعدية المتعددة، تُعدّ الأسطح مصدرًا لانتقال مُسببات الأمراض. وقد حفّزت الحاجة المُلِحّة لمواد كيميائية سريعة وفعالة وغير سامة وطلاءات أسطح مضادة للميكروبات والفيروسات أبحاثًا مُبتكرة في مجالات التكنولوجيا الحيوية والكيمياء الصناعية وعلوم المواد. يُمكن لطلاءات الأسطح ذات التأثير المُضاد للفيروسات والميكروبات أن تُقلل من خطر انتقال الفيروسات وتقضي على البُنى الحيوية والكائنات الدقيقة عند ملامستها. كما أنها تُعيق نمو الكائنات الدقيقة من خلال تمزيق الأغشية الخلوية. كما أنها تُحسّن خصائص الأسطح، مثل مقاومة التآكل والمتانة. ووفقًا للمركز الأوروبي لمكافحة الأمراض والوقاية منها، يُصاب 4 ملايين شخص (أي ما يُعادل ضعف عدد سكان ولاية نيو مكسيكو تقريبًا) عالميًا سنويًا بعدوى مرتبطة بالرعاية الصحية. ويؤدي هذا إلى حوالي 37000 حالة وفاة حول العالم، ويزداد الوضع سوءًا في البلدان النامية حيث قد لا تتوفر خدمات الصرف الصحي المناسبة وبنية تحتية صحية مناسبة. في العالم الغربي، تُعدّ عدوى المستشفيات سادس أكبر سبب للوفاة. كل شيء مُعرّض للتلوث بالميكروبات والفيروسات - الطعام والمعدات والأسطح والجدران والمنسوجات ليست سوى أمثلة قليلة. حتى جداول الصرف الصحي المُنتظمة قد لا تقضي على جميع الميكروبات الموجودة على الأسطح، لذلك هناك حاجة مُلحة لتطوير طلاءات أسطح غير سامة تمنع نمو الميكروبات. في حالة كوفيد-19، أظهرت الدراسات أن الفيروس يُمكن أن يظل نشطًا على أسطح الفولاذ المقاوم للصدأ والبلاستيك التي تُلامس بشكل متكرر لمدة تصل إلى 72 ساعة، مما يُظهر الحاجة المُلحة لطلاءات أسطح ذات خصائص مُضادة للفيروسات. استُخدمت الأسطح المضادة للميكروبات في مرافق الرعاية الصحية لأكثر من عقد من الزمان، للسيطرة على تفشي بكتيريا المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين (MRSA). أكسيد الزنك - مركب كيميائي مضاد للميكروبات واسع البحث. يتميز أكسيد الزنك (ZnO) بخصائص قوية مضادة للميكروبات والفيروسات. وقد دُرست استخدامات أكسيد الزنك بشكل مكثف في السنوات الأخيرة كمكون فعال في العديد من المواد الكيميائية المضادة للميكروبات والفيروسات. وقد وجدت العديد من دراسات السمية أن أكسيد الزنك غير سام تقريبًا للإنسان والحيوان، ولكنه فعال للغاية في تعطيل الأغلفة الخلوية للكائنات الدقيقة. يمكن أن تُعزى آليات أكسيد الزنك القاتلة للكائنات الدقيقة إلى بعض الخصائص. تُطلق أيونات Zn2+ عن طريق الذوبان الجزئي لجزيئات أكسيد الزنك، مما يُعطل النشاط المضاد للميكروبات حتى في الميكروبات الأخرى الموجودة، بالإضافة إلى الاتصال المباشر بجدران الخلايا وإطلاق أنواع الأكسجين التفاعلية. يرتبط النشاط المضاد للميكروبات لأكسيد الزنك أيضًا بحجم الجسيمات وتركيزها: فالجسيمات الأصغر والمحاليل ذات التركيز الأعلى من جسيمات الزنك النانوية تزيد من النشاط المضاد للميكروبات. تتمتع جسيمات أكسيد الزنك النانوية ذات الحجم الأصغر بقدرة أكبر على اختراق غشاء الخلية الميكروبية بسبب مساحتها الكبيرة. وقد أوضحت العديد من الدراسات، وخاصة تلك التي أجريت مؤخرًا على فيروس سارس-كوف-2، فعالية مماثلة ضد الفيروسات. استخدام أكسيد الزنك النانوي المعاد تخصيبه وطلاءات البولي يوريا لإنشاء أسطح ذات خصائص مضادة للميكروبات فائقة اقترح فريق لي وليو وياو وناراسيمالو طريقة لإعداد طلاءات البولي يوريا المضادة للميكروبات بسرعة عن طريق إدخال جزيئات أكسيد الزنك النانوية المخدرة بالعناصر الأرضية النادرة التي تم إنشاؤها عن طريق خلط الجسيمات النانوية مع العناصر الأرضية النادرة في حمض النيتريك. تم تخصيب جسيمات أكسيد الزنك النانوية بالسيريوم (Ce) والبراسيوديميوم (Pr) واللانثانوم (LA) والجادولينيوم (Gd.) ووجد أن جزيئات أكسيد الزنك النانوية المخدرة باللانثانوم فعالة بنسبة 85٪ ضد سلالات البكتيريا الزائفة الزنجارية والإشريكية القولونية. كما تظل هذه الجسيمات النانوية فعالة بنسبة 83٪ في قتل الميكروبات، حتى بعد 25 دقيقة من التعرض للأشعة فوق البنفسجية. قد تُظهر جسيمات أكسيد الزنك النانوية المُشَبَّعة، التي استُكشِفَت في الدراسة، استجابةً مُحسَّنةً للأشعة فوق البنفسجية والاستجابة الحرارية لتغيرات درجة الحرارة. كما قدّمت الاختبارات الحيوية وتوصيف الأسطح أدلةً على احتفاظ الأسطح بخصائصها المضادة للميكروبات بعد الاستخدام المتكرر. تتميز طلاءات البولي يوريا أيضًا بمتانة عالية مع انخفاض خطر تقشر الأسطح. تُحسّن متانة الأسطح، إلى جانب الأنشطة المضادة للميكروبات والاستجابة البيئية لجسيمات أكسيد الزنك النانوية، من إمكاناتها للتطبيقات العملية في مجموعة متنوعة من البيئات والصناعات. الاستخدامات المحتملة: يُظهر هذا البحث إمكانات هائلة للسيطرة على تفشي الأمراض في المستقبل ووقف انتقال أنفلونزا الطيور شديدة العدوى في مرافق الرعاية الصحية. كما توجد إمكانية لاستخدامها في صناعة الأغذية لتوفير مواد تغليف وألياف مضادة للميكروبات، مما يُحسّن جودة المواد الغذائية ومدة صلاحيتها في المستقبل. على الرغم من أن هذا البحث لا يزال في مراحله الأولى، إلا أنه سينتقل بلا شك قريبًا من المختبر إلى المجال التجاري.