Ingeniør bruger metal-oxid nanomaterialer aflejret på klud til at udslette mikrober

I et forsøg på at lave meget følsomme sensorer til at måle sukker og andre vitale tegn på menneskers sundhed, Iowa State Universitys Sonal Padalkar fandt ud af, hvordan man deponerer nanomaterialer på tøj og papir.

Feedback fra et peer-reviewed papir udgivet af ACS Sustainable Chemistry and Engineering beskrev hendes nye fremstillingsteknologi nævnte metaloxid-nanomaterialerne, som adjunkt i maskinteknik arbejdede med - inklusive zinkoxid, ceriumoxid og kobberoxid, alle på skalaer ned til milliardtedele af en meter - har også antimikrobielle egenskaber.

"Jeg kunne lige så godt se, om jeg kan gøre noget andet med denne teknologi, " sagde Padalkar. "Og det var sådan, jeg begyndte at studere antimikrobielle anvendelser."

Det viser sig, at nanomaterialer er hårdføre på mikrober som f.eks. Bakterier. De punkterer faktisk cellevæggene i encellede mikrober, forårsager lækager og i sidste ende død.

Læg det på en klud, og du kan få en effektiv, kemikaliefri desinfektionsserviet.

"Konsekvenserne af vores nuværende antimikrobielle undersøgelser er enorme, " sagde Padalkar. "Vi kan finde applikationer i brede områder, inklusive vores hverdag til mange meget specifikke applikationer, ligesom kirurgiske enheder på hospitaler."

Men virker det på bittesmå vira, også?

Mere undersøgelse er nødvendig, sagde Padalkar. Men, mekanismen ville være den samme - at punktere virusets proteinlag for at beskadige og dræbe mikroberne.

Nanomaterialer på en tråd

Padalkar sagde, at hun har studeret metaloxid-nanomaterialer som antimikrobielle midler i omkring otte måneder. Siden 2018, hun har studeret materialer til brug i forskellige biosensorer.

Det vigtigste bidrag fra hendes laboratorium har været at finde ud af, hvordan man dyrker nanostrukturer af metaloxider billigt, letvægts, fleksibel klud og papir. Padalkars fremstillingsteknikker er baseret på elektrokemisk aflejring - påføring af elektricitet på kluden eller papiret, samtidig med at der anvendes en opløsning indeholdende forstadier til metaloxiderne.

Test viser, at de resulterende nanostrukturer er konsistente, stabil og robust. Hun sagde, at teknologien kunne skaleres op til større overflader og skaleres helt ned til en enkelt tråd.

Hun har også arbejdet med Carmen Gomes, lektor i maskinteknik i Iowa State, at studere den elektrokemiske sansning af bakterier ved hjælp af zinkoxid nanomaterialer aflejret på glas. Indtil nu, hun sagde, at de foreløbige data ser meget positive ud. Projektet vil blive udvidet til at studere antimikrobiel aktivitet.

Ansøgninger overalt

Som med de fleste forskningsprojekter, der er stadig spørgsmål at studere og besvare.

"Hvilken form, størrelse, nanomaterialets tæthed vil være ideel til dette arbejde? "sagde Padalkar." Hvilken overfladeladning vil være optimal på nanomaterialet, så bakteriel interaktion er mulig? Hvad bliver holdbarheden af ​​sådanne nanomaterialer som antimikrobielle midler?"

Indtil nu, Padalkars fakultets opstartsmidler støtter hendes søgen efter svar. Hun skriver nu et forskningsforslag om ekstern finansiering til sit projekt.

I disse dage med håndvask, social afstand og søgning efter håndsprit, der er bestemt et behov for alle slags antimikrobielle produkter. Padalkar sagde, at den antimikrobielle klud og papirprodukter, der er muliggjort af hendes fremstillingsteknologi, kan være nyttige i hjemmet, på hospitaler og klinikker, på arbejdspladser og skoler og omkring gårde.

"Vi planlægger ikke at afslutte dette arbejde snart, " sagde hun. "Behovet for antimikrobielle produkter er presserende, og forståelsen af ​​detaljerne i mekanismen og materialeparametrene er altafgørende for disse nye materialers succes."