کاشی آنتی باکتریال و نانوذرات اکسیدروی

در دنیای امروز، بهداشت و جلوگیری از انتشار میکرو ارگانیسم ها در محیط های عمومی و خصوصی، به یک مسئله اساسی تبدیل شده است . و با افزایش روزافزون نگرانی های بهداشتی در جوامع مختلف و نیاز به محیط های سالم تر و عاری از آلودگی، تکنولوژی ها و محصولات جدید برای کاهش و جلوگیری از رشد باکتری ها و قارچ های مضر در محیط های مختلف توسعه یافته اند.

یکی از این محصولات جدید و نوآورانه، کاشی‌های آنتی باکتریال هستند که به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردشان، توانسته‌اند جایگاه ویژه‌ای در بازار پیدا کنند. این کاشی‌ها نه تنها از نظر زیبایی و استحکام شبیه به کاشی‌های معمولی هستند، بلکه با استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته، خاصیت ضدباکتریایی مادام العمر را نیز دارا می‌باشند.

محیط‌هایی که نیاز به استفاده از کاشی‌های آنتی باکتریال دارند، شامل بیمارستان‌ها و کلینیک‌ها، مهدکودک‌ها، خانه‌های سالمندان، سرویس‌های بهداشتی عمومی، سالن‌های ورزشی و سونا، مدارس، آشپزخانه‌ها، مراکز خرید و … می‌شوند. در این محیط‌ها، وجود سطوحی که قابلیت مقابله با رشد باکتری‌ها و سایر میکروارگانیسم‌ها را داشته باشند، از اهمیت بالایی برخوردار است.

ا**ستفاده از کاشی های آنتی باکتریال در آشپزخانه های صنعتی**

کاشی‌های آنتی باکتریال با استفاده از نانوذرات و مواد شیمیایی خاصی که دارای خواص ضدباکتریایی هستند، تولید می‌شوند.

این مواد معمولاً به سطح کاشی اضافه می‌شوند و مانع از رشد و تکثیر باکتری‌ها، قارچ‌ها و سایر میکروارگانیسم‌های مضر می‌گردند. تحقیقات نشان داده است که این نوع کاشی‌ها می‌توانند تا ۹۹.۹ درصد از باکتری‌های موجود در سطح خود را از بین ببرند، که این موضوع به ویژه در محیط‌های بهداشتی و بیمارستان‌ها بسیار حائز اهمیت است.

یکی از دلایل اصلی استفاده از کاشی‌های آنتی باکتریال در مکان‌های عمومی، جلوگیری از انتقال بیماری‌ها و عفونت‌ها است. با توجه به اینکه سطح کاشی‌ها می‌تواند محل تجمع و رشد باکتری‌ها و میکروب‌ها باشد، استفاده از کاشی‌های آنتی باکتریال می‌تواند نقش مهمی در کاهش انتشار عفونت‌ها و حفظ سلامت عمومی ایفا کند.

توسعه و تولید کاشی‌های آنتی باکتریال با چالش‌ها و فرصت‌های بسیاری همراه است. از یک سو، تحقیقات گسترده‌ای برای پیدا کردن مواد و ترکیباتی که بتوانند به طور مؤثر با باکتری‌ها مبارزه کنند، صورت گرفته است. از سوی دیگر، این تکنولوژی باید به گونه‌ای باشد که طول عمر و دوام کاشی‌ها را کاهش ندهد و همچنان ویژگی‌های ظاهری و کارکردی مطلوب خود را حفظ کنند، و از نظر اقتصادی نیز مقرون به صرفه باشند.

یکی از راه‌های موثر برای رسیدن به این مهم و تولید کاشی های آنتی باکتریال، استفاده از نانوذرات اکسیدروی (ZnO) است.

نانوذرات اکسیدروی (ZnO) به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد فیزیکی و شیمیایی خود، به عنوان یک عوامل ضدباکتریایی مؤثر شناخته شده‌است. این نانوذرات به دیواره باکتری ها و میکروارگانیسم ها نفوذ کرده و آنها را از نظر عملکرد، رشد و تولید مثل غیرفعال می کنند.

نانوذرات اکسید روی را می توان به عنوان افزودنی با لعاب سرامیکی مخلوط کرد و خاصیت ضد باکتریایی و آنتی باکتریایی دائمی در ســطوح كاشی ایجاد نمود.

کاربردهای نانوذرات اکسیدروی در صنعت کاشی و سرامیک:

1. خاصیت ضد باکتریایی: نانوذرات اکسیدروی دارای خاصیت ضد باکتریایی قوی هستند. افزودن این نانوذرات به کاشی‌ها می‌تواند به کاهش رشد میکروارگانیسم‌ها و باکتری‌ها روی سطح کاشی کمک کند، که این موضوع به خصوص در مکان‌های بهداشتی و بیمارستان‌ها بسیار مفید است.

2. خاصیت فوتوکاتالیستی: نانوذرات اکسیدروی با دارا بودن خاصیت فوتوکاتالیستی می‌توانند به تجزیه آلودگی‌های آلی و حذف مواد مضر کمک کنند.

3. افزایش مقاومت مکانیکی:این نانوذرات می‌توانند به طور قابل توجهی مقاومت مکانیکی کاشی‌ها و سرامیک‌ها را افزایش دهند. این امر به دلیل افزایش پیوندهای بین ذرات و تقویت ساختار میکروسکوپی مواد است.

4. بهبود مقاومت در برابر خوردگی و سایش:حضور نانوذرات اکسیدروی می‌تواند مقاومت کاشی‌ها در برابر خوردگی و سایش را افزایش دهد. این خاصیت برای افزایش دوام و طول عمر کاشی‌ها بسیار مهم است.

5. بهبود خواص نوری: نانوذرات اکسیدروی می‌توانند خواص نوری کاشی‌ها و سرامیک‌ها را بهبود بخشند. این موضوع می‌تواند در تولید کاشی‌های تزئینی و کاربردهای دکوراتیو بسیار مؤثر باشد.

6. کاهش دمای پخت:استفاده از نانوذرات اکسیدروی می‌تواند دمای پخت کاشی‌ها را کاهش دهد و باعث صرفه‌جویی در انرژی و هزینه‌ها شود.

مکانیسم‌های ضدباکتریایی نانوذرات اکسیدروی

1. تولید گونه‌های فعال اکسیژن (Reactive Oxygen Species – ROS):

نانوذرات اکسیدروی تحت تابش نور UV و حتی در شرایط نور مرئی گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) تولید میکنند. این گونه‌ها شامل رادیکال‌های هیدروکسیل، پراکسید هیدروژن و آنیون‌های سوپراکسید هستند. این گونه‌های فعال اکسیژن به غشای سلولی باکتری‌ها حمله کرده و باعث آسیب دیدن ساختار سلولی، تخریب DNA و پروتئین‌ها و در نهایت مرگ باکتری میشوند.

2. آزادسازی یون‌های روی (Zn2+):

این نانوذرات به تدریج یون‌های روی را آزاد میکنند. این یون‌ها با دیواره سلولی باکتری‌ها تعامل کرده و باعث تخریب و ایجاد نشت در غشای سلولی می‌شوند. همچنین، یون‌های روی می‌توانند به درون سلول نفوذ کرده و با مولکول‌های داخل سلولی مانند آنزیم‌ها و پروتئین‌ها تعامل کنند، که منجر به اختلال در عملکرد سلولی و مرگ باکتری می‌شود.

3. اختلال در عملکرد غشای سلولی:

نانوذرات اکسیدروی به طور مستقیم با غشای سلولی باکتری‌ها تعامل میکنند. این تعامل می‌تواند منجر به تغییرات فیزیکی و شیمیایی در غشا، ایجاد سوراخ‌ها و نشت محتویات سلولی شود. این آسیب‌ها باعث مرگ سریع باکتری شوند.

4. ایجاد تنش اکسیداتیو:

این نانوذرات می‌توانند تعادل اکسیدان‌ها و آنتی‌اکسیدان‌ها را در سلول‌های باکتری به هم بزنند. افزایش سطح ROS و کاهش توانایی سلول برای مقابله با تنش اکسیداتیو می‌تواند منجر به آسیب به اجزای حیاتی سلولی مانند پروتئین‌ها، لیپیدها و DNA شود.

مزایای استفاده از نانوذرات اکسیدروی در کاشی و سرامیک

1. بهبود بهداشت محیطی:کاشی‌ها و سرامیک‌های آنتی باکتریال می‌توانند به کاهش تعداد باکتری‌ها و میکروارگانیسم‌ها بر روی سطوح کمک کنند، که این موضوع به بهبود بهداشت محیطی در مکان‌های خاص کمک می‌کند.

2. کاهش نیاز به مواد شیمیایی ضدعفونی‌کننده:استفاده از موادشوینده به دلیل اسیدی بودن و گازهای فرار آن باعث از بین رفتن سیمان و ملات بین سرامیک ها می شود و علاوه بر آن مشکلات تنفسی برای فرد ایجاد می کند. استفاده از این نانوذرات نیاز به استفاده مکرر از مواد شیمیایی ضدعفونی‌کننده را کاهش دهد.

3. دوام و پایداری طولانی‌مدت:خواص ضدباکتریایی نانوذرات اکسیدروی به دلیل پایداری بالا و عدم تغییر شکل یا تخریب در طول زمان، دوام بیشتری نسبت به روش‌های ضدباکتریایی سنتی دارند.

کاربردهای خاص استفاده از کاشی و سرامیک های آنتی باکتریال

بیمارستان‌ها و مراکز درمانی: با توجه به ماهیت ویژه این فضاها، کاشی های آنتی باکتریال به دلیل مزایای بهداشتی ای که می توانند ارائه دهند، برای تاسیسات مراقبت های بهداشتی بسیار توصیه می شوند.

آشپزخانه‌های صنعتی، تاسیسات صنایع غذایی و سوپرمارکت‌ها: در محیط‌های تولید و فرآوری غذا، بهداشت سطحی بسیار مهم است و این کاشی‌ها می‌توانند خطر آلودگی‌های میکروبی را کاهش دهند.

مراکز عمومی: استفاده در مکان‌های عمومی مانند سرویس‌های بهداشتی عمومی و استخرها می‌تواند به کاهش انتقال بیماری‌ها کمک کند.

استخرها: کاشی‌های سرامیکی آنتی‌باکتریال با به حداکثر رساندن سطح بهداشت از طریق مقاومت فوق‌العاده در برابر عوامل شیمیایی، این فضاها را به محیط‌های امن‌تری تبدیل می‌کنند.

سالن‌های ورزشی: سالن های ورزشی فضاهای دیگری هستند که رعایت بهداشت برای حفظ سلامت و ایمنی افراد ضروری است.

عوامل مؤثر بر خاصیت ضدباکتریایی

1. اندازه و شکل نانوذرات: اندازه و شکل نانوذرات تأثیر زیادی بر کارایی ضدباکتریایی آن‌ها دارد. نانوذرات کوچکتر به دلیل سطح بزرگتر نسبت به حجم، قابلیت بیشتری برای تعامل با باکتری‌ها دارند.

2. غلظت نانوذرات: غلظت نانوذرات نیز نقش مهمی در میزان اثرگذاری ضدباکتریایی دارد. غلظت‌های بالاتر معمولاً منجر به افزایش اثرات ضدباکتریایی می‌شوند.

3. محیط فعالیت: عواملی مانند pH، دما و حضور نور UV می‌توانند بر تولید ROS و آزادسازی یون‌های روی تأثیر بگذارند.