Et ingeniørperspektiv på at bruge sølv mod mikrober

Mennesker har værdsat sølvs antimikrobielle aktivitet i årtusinder. Hippokrates brugte det ædle metal til sårforbindinger, mens pionererne fra den amerikanske grænse placerede mønter i deres vand for at beskytte sig mod bakterier og alger.

Men det kræver teknologi fra det 21. århundrede at skubbe mængden af ​​sølv, der er nødvendig for at bekæmpe sygdomsfremkaldende mikrober, ind i nanoskalaen - noget som et ark papir divideret med 100, 000. Mens forskere udforsker disse grænser, de går en fin linje mellem sølvs ønskværdige egenskaber og dets potentielle toksicitet for miljøet.

Et perfekt eksempel er et nyligt spørgsmål, som Andrea Hicks, en assisterende professor i civil- og miljøteknik ved University of Wisconsin-Madison, og kolleger satte sig for at svare:Hvad er miljøpåvirkningen af ​​sølvbelagte, genanvendelige hospitalskjoler i nanoskala, sammenlignet med de engangskjoler, der er ansat på 80 procent af vores hospitaler, når målet er at reducere forekomsten af ​​hospitalserhvervede infektioner?

Disse nosokomiale infektioner forårsager anslået 99, 000 dødsfald om året i USA; kombineret med andre former for lægefejl, de betragtes som den tredjestørste dræber efter hjerteanfald og kræft. "Det er en af ​​disse stille ting, som de fleste mennesker ikke tænker på, " siger Hicks. "Men stigningen i MRSA, eller methicillin-resistente Staphylococcus aureus, for et par år siden illustrerer vigtigheden af ​​at forhindre hospitalstekstiler i at overføre patogener."

Da de fleste nanosølvtekstiler mister noget af deres sølvbelægning, hver gang de bliver vasket, Hicks zoomede ind på en ny teknologi, der har til formål at løse dette problem. "Nanosølvopløsningen, vi undersøgte, sælges med et kemisk bindemiddel, Hicks forklarer. "Du putter sølvet og bindemidlet i en industriel vaskemaskine, sammen med den genanvendelige hospitalskjole, og det vil belægge tekstilet igen hver gang."

Hicks brugte et værktøj kaldet livscyklusvurdering til at modellere den energi, der kræves for at producere de to typer hospitalskjoler - sølvbelagte genanvendelige versus engangs - og den nødvendige energi til at vedligeholde og til sidst bortskaffe dem. Begrebet "indlejret energi" er en almindeligt anvendt målestok til at sammenligne forskellige produkters miljøpåvirkning.

Efter en enkelt brug, en engangskjole ender på lossepladsen, mens en genanvendelig kjole i gennemsnit vaskes 75 gange, før den kasseres. Under hensyntagen til den større mængde energi, der er nødvendig for at producere og vedligeholde den genanvendelige kjole, Hicks fandt break-even point, eller miljømæssig paritet, at være omkring 12 wearings.

"Efter 12 brug, den genanvendelige kjole har en lavere miljøpåvirkning end engangskjolen, " siger Hicks. "Jo længere den er i brug, jo større vil forskellen være."

Den nøjagtige forskel afhænger af, hvor ofte sølvet skal påføres igen for at bevare dets antibakterielle egenskaber. For den aktuelle undersøgelse, forskerne estimerede denne mængde ud fra mængden af ​​sølv, der var nødvendig for at hæmme væksten af ​​E. coli, en af ​​de bedst karakteriserede menneskelige bakterier. Det miljømæssige paritetspunkt ville sandsynligvis ændre sig, hvis andre patogener blev overvejet.

Miljøpåvirkningen afhænger også af den kemiske form, som sølv frigives i i løbet af kjolens brugsfase. Fra renseanlægget, vaskevandet ledes i sidste ende ud i en naturlig vandmasse. Forskerne antog et worst-case-scenarie, hvor ionisk sølv - mere giftigt for fisk og andre vandlevende organismer end sølvchlorid eller sølvsulfit - blev frigivet på det tidspunkt.

Mens miljøskalaen vippede til fordel for nanoaktiverede genanvendelige kjoler under disse antagelser, Hicks anser det for for tidligt at støtte deres adoption i stor skala. "Vi er nødt til bedre at forstå, hvor godt de beskytter mod hospitalserhvervede infektioner, og hvordan vi forhindrer sølvet i at skade miljøet eller vores egen krop, før vi beslutter, om fordelene opvejer bekvemmeligheden og lavere omkostninger ved engangskjoler, " hun siger.

Hicks planlægger at forfølge disse spørgsmål i fremtidigt arbejde, men vil ikke begrænse sig til nanosølv tekstiler. "Jeg nyder at studere ny forbrugerteknologi, om det bruges i tekstiler, plastikbeholdere, kaffepuder eller pærer, fordi estimering af et nyt produkts miljømæssige arv er et vigtigt aspekt af at bringe det på markedet, " hun siger.