نانوپوشش های ضدمیکروبی

نانوتکنولوژی به طور پیوسته در زمینه های مختلف تحقیقاتی نفوذ کرده است. استفاده از این علم برای توسعه بسیاری از محصولات در صنایع ضروری شده است.

استفاده از پوشش‌های ضد میکروبی یکی از حوزه‌هایی هستند که در تحقیق و توسعه و در تجاری‌سازی پیشرفت چشمگیری داشته است.

پوشش‌های ضدمیکروبی مبتنی بر نانو در اشکال مختلف به طور فزاینده‌ای برای ایجاد طیف وسیعی از عملکردها استفاده می‌شوند، خواه محافظت گسترده در برابر میکروب‌های مختلف یا محافظت با طیف کمتر در برابر بخش خاصی از میکروب‌ها.

ما در عصر کووید زندگی می‌کنیم و باید پذیرفت که همه‌گیری، منجر به تسریع زمان برای بازاریابی و حتی احیای بسیاری از تلاش‌های تحقیق و توسعه در همه صنایع شده است.

فن‌آوری‌هایی که می‌توانند شیوع بیماری های مسری را شناسایی، محافظت و کاهش دهند، در حال افزایش هستند، به‌ویژه آن‌هایی که می‌توانند در مقیاس وسیع برای اهداف پیشگیرانه به کار گرفته شوند.

یکی از فناوری‌هایی که در شرایط کنونی اهمیت بیشتری پیدا کرده است، فناوری ضد میکروبی است که به دلیل ویژگی‌های پیشگیرانه و عملکردی شناخته شده است.

فن آوری های ضدمیکروبی از زیر فن آوری های مختلفی تشکیل شده اند که مهمترین آنها پوشش های ضدمیکروبی است. مشخص است که طیف گسترده ای از عوامل ضدمیکروبی برای تولید این پوشش ها در مقیاس های مختلف استفاده می شود.

با توجه به شرایط محیطی و شیوع بیماری های مختلف، افزایش تقاضا برای استفاده از پوشش های ضدمیکروبی به شدت بالا رفته است.

پوشش‌های پایه نانو در بخش پوشش‌های ضدمیکروبی، به‌ویژه برای تلاش‌های تحقیق و توسعه، جدید نیستند. مطالعات تحقیقاتی مختلف قبلاً ثابت کرده‌اند که نانوتکنولوژی (چه نانوافزونه‌ها یا نانوکپسولاسیون) می‌تواند پردازش، عملکرد و ویژگی‌های عملکردی بهتری را نسبت به همتایان معمولی خود ارائه دهد و همچنین به بهبود خواص محصول نهایی کمک کند.

نسل بعدی پوشش های ضدمیکروبی قرار است به جریان اصلی تبدیل شوند. نانوپوشش های ضدمیکروبی می توانند باکتری های گرم مثبت و منفی را از بین ببرند.

آنها می توانند خود را به غشای سلولی باکتری بچسبانند و در متابولیسم باکتری تداخل ایجاد کرده و باعث از بین رفتن آنها شوند تا سطوحی عاری از پاتوژن ایجاد کنند.  

مطالعات همچنین اثربخشی آنها را در برابر ویروس‌ها، قارچ‌ها و میکروب‌های خاص مانند استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین (MRSA)، انتروکوک‌های مقاوم به وانکومایسین (VRE) و سایر موارد وابسته به نوع ضدمیکروبی مورد استفاده، ثابت کرده‌اند.

این پوشش‌ها همچنین می‌توانند روی لایه‌های مختلف از جمله پلاستیک (پلی اتیلن، پلی پروپیلن ، پلی کربنات و …)، شیشه (شیشه سودا-آهک، بوروسیلیکات و کوارتز) و فلزات و آلیاژهای مختلف (آلومینیوم، برنج، مس و…) اعمال شوند.

مواد مختلفی برای تحقیق و توسعه و ساخت نانو پوشش‌های ضدمیکروبی در حال بررسی هستند. یون‌های نانو فلزی مانند نانو نقره و طلا در اشکال مختلف قبلاً در مقیاس تجاری مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

جدای از اینها، مواد دیگری نیز در کانون توجه قرار دارند که مهمترین آنها به شرح زیر است: هالیدهای فلزی، نانوذرات آلی و غیره.

هر کدام از این نانوذرات مزایا و چالش های خاص خود را دارند.  یکی از موادی که به طور گسترده مورد تحقیق قرار گرفته، هالیدهای فلزی هستند. به عنوان مثال، نانوپوشش‌های ضد میکروبی مبتنی بر روی (Zno) می‌توانند حفاظت گسترده‌ای در برابر میکروب‌ها ایجاد کنند و به راحتی در بسترهای مختلف گنجانده می‌شوند.

نانوهیبریدهای فلزی (معمولاً نانومواد اکسید مس ، دی اکسید تیتانیوم،نقره یا روی) در مقایسه با یونهای تک فلزی دارای مزیت بیشتری هستند زیرا می توانند برای ایجاد عملکردهای اضافی فعال شوند.

به عنوان مثال، آنها با هم می توانند خواص ضدویروسی و ضدباکتریایی را تحت محرک های خارجی (معمولاً نور) از خود نشان دهند. آنها همچنین می توانند خواص ضد آلودگی یا خود تمیز شوندگی را ارائه دهند.

 علاوه بر این، نانوهیبریدها می توانند به ایجاد پوشش های پایدار و همگن با حداقل شسته شدن (مانند زمانی که از نانو ماده اکسید مس آغشته به روی برای تولید نانو پوشش ها استفاده می شود) و برای محافظت موثر در برابر میکروب های مقاوم به دارو (نانوهیبریدهای گرافن-فلز) کمک کنند.

نانو ستون های فلزی (اکسید روی، دی اکسید نقره، دی اکسید تیتانیوم و دی اکسید سیلیکون) به عنوان یک حوزه تحقیقاتی جالب در زمینه نانوذرات برای فرمولاسیون های مختلف پوشش هستند

 این ساختارها معمولاً دارای قطر 10 نانومتر هستند و می توانند برهمکنش یا چسبندگی خود را به دیواره سلولی باکتری تقویت کنند تا محافظت طولانی مدت در برابر میکروب ها ایجاد کنند (مانند نانو ستون های اکسید روی). در حالی که ساخت نانوستون‌ها هنوز در مرحله بسیار نوپایی است و می‌توان آن را زمان‌بر در نظر گرفت،

بهبود در زمان فرآیند و استانداردسازی می‌تواند منجر به نانوستون‌ها به عنوان یک ماده بالقوه برای استفاده تجاری شود.

سخن پایانی در مورد نانو پوشش های ضد میکروبی

 یکی از مزایای کلیدی نانوپوشش‌های ضد میکروبی این است که بسته به کاربرد نهایی می‌توان از آن‌ها در اشکال مختلف استفاده کرد. برخی از اولویت‌ پوشش‌ها (استفاده صنعتی، شخصی و تجاری)، رنگ‌ها و حتی مراقبت‌های بهداشتی هستند.

همچنین مشهود است که با وجود مزایای مختلف، پذیرش آن در مقیاس بزرگ هنوز در مراحل ظهور است. عوامل مختلفی مانند هزینه، زمان عرضه به بازار و نیاز به اثبات اثربخشی بلندمدت از مهمترین عواملی است که تجاری سازی را تحت الشعال قرار می دهد.

چشم انداز کاربرد گسترده و توانایی این نانوذرات برای ایجاد حفاظت گسترده، عملکرد بهبود یافته و تلاش های تحقیق و توسعه پایدار برای اثبات کارایی نانوذرات می تواند به تجاری سازی طیف گسترده ای از نانوپوشش های ضدمیکروبی که با استفاده از مواد کاربردی و یا افزودنی های مختلف توسعه یافته اند کمک کند.