Nanopartikelspray reducerer risikoen for luftbårne bakterieinfektioner forårsaget af luftfiltreringssystemer

En ny nanopartikel-spraybelægningsproces har vist sig at alt andet end at eliminere væksten af ​​nogle af verdens farligste bakterier i luftfiltreringssystemer, hvilket væsentligt reducerer risikoen for luftbårne bakterielle og virale infektioner.

Det er hovedresultatet af en undersøgelse, ledet af forskere fra IMDEA Materials Institute i samarbejde med forskere fra Networking Biomedical Research Center in Respiratory Diseases (CIBERES) og Rey Juan Carlos University (URJC) i Madrid, Spanien. Undersøgelsen blev offentliggjort i Materials Chemistry and Physics .

Undersøgelsen, "Kontrol af mikrobielle midler ved funktionalisering af kommercielle luftfiltre med metaloxidpartikler," testede forskellige spraybelægninger af sølv (Ag₂ O), kobber (CuO) og zink (ZnO) oxider som billige antivirale og antibakterielle filtre, når de anvendes på kommercielt tilgængelige luftfiltreringssystemer.

Forfatterne fandt, at både Ag₂ De anvendte O- og CuO-forbindelser har vist sig at have en total antiviral aktivitet på mere end 99 %, med Ag₂ O-filterekstrakt demonstrerer også en fuldstændig forebyggelse af målrettet bakterievækst gennem hele den 24-timers inkubationsperiode målt af undersøgelsen.

Undersøgelsens resultater kan vise sig at være relevante for at forhindre spredning af en lang række luftvejsinfektioner. Men forskerne fokuserede specifikt på metaloxidpartiklernes antimikrobielle egenskaber mod to specifikke respiratoriske patogener:Streptococcus pneumoniae og Pseudomonas aeruginosa.

"S. pneumoniae og P. aeruginosa betragtes som blandt de fem bedste bakterielle patogener, der fører til død på verdensplan," forklarer IMDEA Materials-forsker Dr. Mónica Echeverry-Rendón. "S. pneumoniae er hovedårsagen til samfundserhvervet bakteriel lungebetændelse, akut mellemørebetændelse hos børn og ikke-epidemisk meningitis.

"P. aeruginosa er i mellemtiden almindeligvis forbundet med tilbagevendende eksacerbationer forbundet med kroniske infektioner hos patienter med cystisk fibrose og bronkiektasi."

Undersøgelsen blev udført i samarbejde med den spanske luftfilterproducent Venfilter, som leverede fem kommercielt tilgængelige filtre til test.

Luftfiltrering er en af ​​de mest brugte metoder til at sikre indendørs luftkvalitet. Dets effektivitet er veletableret til at fange luftbårne patogener og sikre tilstrækkelig luftsterilitet i kontrollerede miljøer.

Men efter langvarig brug kan mikroorganismer, der er skadelige for menneskers sundhed, såsom svampesporer og bakterier, akkumulere og endda trives i ubehandlede filtre.

I løbet af de sidste to årtier er flere arter af bakteriesporer blevet påvist i sådanne miljøer, herunder Propionibacterium, Staphylococcus og Legionella. En lang række skadelige svampearter er også blevet identificeret, såsom Aspergillus, Penicillium og Cladosporium.

Efter en omfattende forberedelsesperiode blev de anvendte oxidpulvere i undersøgelsen sprøjtet direkte på filteroverfladerne, som derefter blev karakteriseret og biologisk vurderet.

I de senere år har metaloxidnanopartikler vist positive resultater med at hæmme bakterievækst og udfordre antibakteriel resistens. De gode resultater tilskynder til yderligere undersøgelse af emnet for at lære mere om mekanismerne mellem partikler og mikroorganismer.

Ikke alene blev oxiderne testet for deres antibakterielle og antivirale virkning, men deres sprøjtepåføringsproces viste sig heller ikke at have nogen negativ indvirkning på filtreringseffektiviteten eller på selve filterets underliggende mikrostruktur.

Selvom undersøgelsens første resultater er yderst lovende, skal der udføres yderligere test for at bekræfte og evaluere resultaterne.

"Samlet set præsenterer dette arbejde en delvis foreløbig evaluering af spray-coating som en billig, enkel og alsidig efter-fremstillingsproces af luftfiltre, der kan anvendes til kommercielle formål," konkluderer Dr. Echeverry-Rendón.

"Men selvom de opnåede resultater indtil dette punkt er meget betydningsfulde på et videnskabeligt niveau, er der stadig lang vej igen, før det vil være muligt at kommercialisere dem på et industrielt niveau."

"Forskellige aspekter og yderligere test skal overvejes i fremtidige værker ... så en fuldstændig karakterisering af belægningseffektivitet og filterydelse over tid og ved brug af filterprototyper i real størrelse med forseglede rammer kan udføres."

Flere oplysninger: Bruno Ribeiro et al., Kontrol af mikrobielle midler ved funktionalisering af kommercielle luftfiltre med metaloxidpartikler, Material Chemistry and Physics (2023). DOI:10.1016/j.matchhemphys.2023.128684

Leveret af IMDEA Materials