Противомикробное поверхность содержит антимикробный агент , который ингибирует способность микроорганизмов расти [1] на поверхности материала. Такие поверхности становятся все более широко исследуемыми для возможного использования в различных условиях, включая клиники, промышленность и даже дом. Наиболее распространенным и наиболее важным применением противомикробных покрытий была стерилизация медицинских устройств в медицинских учреждениях для предотвращения инфекций, связанных с больницами, от которых в США умерло почти 100 000 человек. [2] Помимо медицинских устройств, белье и одежда могут обеспечить подходящую среду для многих бактерий , грибков ивирусы размножаются при контакте с человеческим телом, что позволяет передавать инфекционные заболевания. [3]
Противомикробные поверхности функционализируют с помощью множества различных процессов. Покрытие может быть нанесено на поверхность, имеющую химическое соединение, токсичное для микроорганизмов. В качестве альтернативы можно функционализировать поверхность путем адсорбции полимера или полипептида и / или путем изменения его микро- и наноструктуры. [4]
Инновации в антимикробных поверхностей является открытие того, что медь и ее сплавы ( латуни , бронзы , мельхиора , медно-никель-цинк, и другие) являются природные антимикробные материалы , которые имеют внутренние свойства , чтобы уничтожить широкий спектр микроорганизмов . Было опубликовано множество рецензируемых исследований противомикробной эффективности, касающихся эффективности меди в уничтожении E. coli O157: H7, метициллин- резистентного золотистого стафилококка ( MRSA ), стафилококка , Clostridium difficile , вируса гриппа A , аденовируса и грибов . [5]
Помимо индустрии здравоохранения, противомикробные поверхности используются из-за их способности поддерживать чистоту поверхностей. Можно изменять либо физическую природу поверхности, либо химический состав, чтобы создать среду, которая не может быть заселена микроорганизмами по множеству различных причин. Фотокаталитические материалы использовались из-за их способности убивать многие микроорганизмы и поэтому могут использоваться для самоочищения поверхностей, а также для очистки воздуха, очистки воды и противоопухолевой активности. [6]
Антимикробная активность
Механизмы
Серебро
Было показано, что ионы серебра реагируют с тиоловой группой в ферментах и инактивируют их, что приводит к гибели клеток. [7] Эти ионы могут ингибировать окислительные ферменты, такие как алкогольдегидрогеназа дрожжей. [8] Также было показано, что ионы серебра взаимодействуют с ДНК, усиливая димеризацию пиримидина посредством фотодинамической реакции и, возможно, предотвращая репликацию ДНК. [9]
Использование серебра в качестве противомикробного средства хорошо задокументировано .
Медь
Антимикробные механизмы меди изучаются десятилетиями и все еще исследуются. Обзор возможных механизмов доступен здесь: Антимикробные свойства меди # Механизмы антибактериального действия меди . Современные исследователи считают, что к наиболее важным механизмам относятся следующие:
- Повышенный уровень меди внутри клетки вызывает окислительный стресс и образование перекиси водорода . В этих условиях медь участвует в так называемой реакции типа Фентона - химической реакции, вызывающей окислительное повреждение клеток.
- Избыток меди вызывает нарушение целостности мембран микробов, что приводит к утечке определенных важных питательных веществ клетки, таких как калий и глутамат . Это приводит к высыханию и последующей гибели клеток.
- В то время как медь необходима для многих функций белка, в избыточной ситуации (как на поверхности медного сплава) медь связывается с белками, которые не нуждаются в меди для своей функции. Это «несоответствующее» связывание приводит к потере функции белка и / или распаду белка на нефункциональные части.
Органосиланы
Органосилановые покрытия не дают более низких средних значений АКК, чем наблюдаемые в контроле. [10]
Поглощение питательных веществ
Было обнаружено, что скорость роста E. coli и S. aureus не зависит от концентрации питательных веществ на неантимикробных поверхностях. [11] Также было отмечено, что противомикробные агенты, такие как Novaron AG 300 (гидрокарконий фосфат серебра и натрия), не подавляют скорость роста E. coli или S. aureus при высоких концентрациях питательных веществ, а действуют по мере их снижения. Этот результат приводит к возможному противомикробному механизму ограничения поглощения клеткой или эффективности использования питательных веществ. [11]
Четвертичный аммоний
Было обнаружено, что четвертичное аммониевое соединение диметилоктадецил (3-триметоксисилилпропил) хлорид аммония (Si-QAC) обладает антимикробной активностью при ковалентном связывании с поверхностью. [12] Известно, что многие другие соединения четвертичного аммония обладают антимикробными свойствами (например, хлорид алкилдиметилбензиламмония и хлорид дидецилдиметиламмония). Эти последние два являются мембранно-активными соединениями; против S. aureus первый образует однослойное покрытие клеток S. aureus на внешней мембране, а второе образует двойной монослой. [13] Это приводит к утечке клеток и общему высвобождению внутриклеточного калия и пулов, поглощающих 260 нм, в этом порядке. [13]
Селективность
По определению, «противомикробный» относится к чему-то, что вредно для микробов. Поскольку определение микроба (или микроорганизма ) является очень общим, то, что является «противомикробным», может иметь пагубный эффект против ряда организмов, от полезных до вредных, и может включать клетки млекопитающих и типы клеток, обычно связанные с заболеванием, например как бактерии, вирусы, простейшие и грибы.
Избирательность относится к способности бороться с определенным типом или классом организмов. В зависимости от применения способность избирательно бороться с определенными микроорганизмами, оказывая при этом незначительный вредный эффект против других, диктует полезность конкретной антимикробной поверхности в данном контексте.
Бактерициды
Основной способ борьбы с ростом бактериальных клеток на поверхности - предотвратить первоначальную адгезию клеток к этой поверхности. Некоторые покрытия, которые обеспечивают это, включают покрытия из гидроксиапатита, содержащие хлоргексидин, покрытия из полилактида, содержащего хлоргексидин, на анодированной поверхности, а также покрытия из полимера и фосфата кальция с хлоргексидином. [14]
Покрытия с антибиотиками - еще один способ предотвратить рост бактерий. Гентамицин - это антибиотик с относительно широким антибактериальным спектром. Кроме того, гентамицин является одним из редких видов термостабильных антибиотиков, поэтому он является одним из наиболее широко используемых антибиотиков для покрытия титановых имплантатов. [14] К другим антибиотикам с широким антибактериальным спектром относятся цефалотин, карбенициллин, амоксициллин, цефамандол, тобрамицин и ванкомицин. [14]
Поверхности из меди и медных сплавов являются эффективным средством предотвращения роста бактерий. Обширные тесты противомикробной эффективности под контролем Агентства по охране окружающей среды США на Staphylococcus aureus , Enterobacter aerogenes , Methicillin-устойчивом Staphylococcus aureus ( MRSA ), Escherichia coli 0157: H7 и Pseudomonas aeruginosa показали, что при регулярной очистке некоторые 355 различных поверхностей из сплава EPA с антибактериальным покрытием имеют :
- Постоянно снижайте бактериальное заражение, достигая 99,9% снижения в течение двух часов после воздействия;
- Убить более 99,9% грамотрицательных и грамположительных бактерий в течение двух часов после заражения;
- Обеспечивает непрерывное и постоянное антибактериальное действие, оставаясь эффективным в уничтожении более 99,9% бактерий в течение двух часов;
- Убить более 99,9% бактерий в течение двух часов и продолжить уничтожение 99% бактерий даже после повторного заражения;
- Помогите предотвратить накопление и рост бактерий в течение двух часов после воздействия между этапами очистки и дезинфекции.
См .: Антимикробные медные сенсорные поверхности для основной статьи.
Вирусные ингибиторы
Вирусы гриппа в основном передаются от человека к человеку воздушно-капельным путем, образующимся при кашле или чихании. Однако вирусы также могут передаваться, когда человек касается респираторных капель, осевших на предмете или поверхности. [15] Именно на этом этапе антивирусная поверхность может сыграть самую большую роль в сокращении распространения вируса. Стеклянные слайды окрашены с гидрофобным длинной цепью поликатионе N, N - додецил, метил- полиэтиленимина (N, N-додецил, метил-ПЭИ) являются весьма смертельным для вирусов гриппа А на водной основе, в том числе не только дикого типа человеческого и птичьего штаммов , но также и их мутанты нейраминидазы, устойчивые к противогриппозным препаратам. [16]
Поверхности из медных сплавов были исследованы на их противовирусную эффективность. После инкубации в течение одного часа на меди количество активных частиц вируса гриппа A уменьшилось на 75%. Через шесть часов частицы уменьшились по меди на 99,999%. [17] [18] Кроме того, 75% частиц аденовируса были инактивированы на меди (C11000) в течение 1 часа. В течение шести часов было инактивировано 99,999% частиц аденовируса. [19]
Грибковые ингибиторы
Противогрибковый пептид, полученный из хромогранина А (CGA 47–66, хромофунгин), при внедрении на поверхность, как было показано, обладает противогрибковой активностью, взаимодействуя с грибковой мембраной и тем самым проникая в клетку. [20] Кроме того, исследования in vitro показали, что такое противогрибковое покрытие способно подавлять рост дрожжевых грибов Candida albicans на 65% и полностью останавливать распространение мицелиальных грибов Neurospora crassa. [20]
На поверхностях из меди и медных сплавов наблюдается отмирание грибковых спор Aspergillus spp., Fusarium spp., Penicillium chrysogenum , Aspergillus niger и Candida albicans . [21] Следовательно, возможность предотвращения распространения грибков, вызывающих инфекции человека, путем использования медных сплавов (вместо не противогрибковых металлов) в системах кондиционирования воздуха заслуживает дальнейшего изучения.
Модификация поверхности
Физическая модификация
Шероховатость поверхности
Физическая топология поверхности будет определять жизнеспособную среду для бактерий. Это может повлиять на способность микроба прилипать к его поверхности. Текстильные поверхности, как правило, очень легко прилипают микробам из-за большого количества промежутков между волокнами.
Модель Венцеля была разработана для расчета зависимости шероховатости поверхности от наблюдаемого угла смачивания. Поверхности, которые не являются атомарно гладкими, будут демонстрировать наблюдаемый угол контакта, который отличается от фактического угла контакта поверхности. Уравнение выражается как:
где R - отношение фактической площади поверхности к наблюдаемой площади поверхности, а θ - угол контакта Юнга, определенный для идеальной поверхности. [22] См. Смачивание .
Химическая модификация
Прививка полимеров на и / или с поверхностей
Противомикробная активность может быть придана поверхности посредством прививки функционализированных полимеров, например полимеров с концевыми функциональными группами четвертичного амина, одним из двух основных способов. С помощью этих методов - «прививка к» и «прививка от» - полимеры могут быть химически связаны с твердой поверхностью и, таким образом, можно контролировать свойства поверхности (то есть антимикробную активность). [22] Было доказано, что полимеры, содержащие ионы четвертичного аммония (PQA), эффективно убивают клетки и споры за счет их взаимодействия с клеточными мембранами. [23] Многие азотистые мономеры могут быть кватернизованы, чтобы быть биологически активными. Эти мономеры, например 2-диметиламиноэтилметакрилат (DMAEMA) или 4-винилпиридин (4-VP), могут быть впоследствии полимеризованы с помощью ATRP. [23] Таким образом, антимикробные поверхности могут быть подготовлены с помощью механизмов «прививки к» или «прививки от».
Прививка на
Прививка включает сильную адсорбцию или химическое связывание молекулы полимера с поверхностью из раствора. Этот процесс обычно достигается с помощью связующего агента, который связывает ручку на поверхности с реактивной группой на любом из концов цепи. Несмотря на простоту, этот подход страдает недостатком относительно низкой плотности прививки в результате стерических затруднений со стороны уже прикрепленных полимерных катушек. После связывания, как и во всех случаях, полимеры пытаются максимизировать свою энтропию, обычно принимая форму кисти или гриба. Таким образом, потенциальные сайты связывания становятся недоступными под этим «грибовидным доменом». [22]
Предварительно синтезированные полимеры, такие как блок-сополимер PDMEAMA / PTMSPMA, могут быть иммобилизованы на поверхности (например, стекле) простым погружением поверхности в водный раствор, содержащий полимер. [23] Для такого процесса плотность прививки зависит от концентрации и молекулярной массы полимера, а также от количества времени, в течение которого поверхность была погружена в раствор. [23] Как и ожидалось, существует обратная зависимость между плотностью прививки и молекулярной массой. [23] Поскольку противомикробная активность зависит от концентрации четвертичного аммония, привязанного к поверхности, плотность прививки и молекулярная масса представляют собой противоположные факторы, которыми можно управлять для достижения высокой эффективности.
Прививка из
Это ограничение можно преодолеть путем полимеризации непосредственно на поверхности. Этот процесс называется прививкой или полимеризацией, инициированной поверхностью (SIP). Как следует из названия, молекулы инициатора должны быть иммобилизованы на твердой поверхности. Подобно другим методам полимеризации, SIP может быть адаптирован для следования радикальным, анионным или катионным механизмам и может контролироваться с использованием полимеризации с обратимым переносом присоединения (RAFT), радикальной полимеризации с переносом атома (ATRP) или методов, опосредованных нитроксидом. [22]
Контролируемая полимеризация позволяет формировать полимерные структуры с вытянутой конформацией, которые максимизируют плотность прививки и, следовательно, биоцидную эффективность. [23] Этот процесс также позволяет прививать высокомолекулярный полимер с высокой плотностью, что дополнительно повышает эффективность. [23]
Супергидрофобные поверхности
Супергидрофобная поверхность - это низкоэнергетическая, обычно шероховатая поверхность, на которой вода имеет угол контакта> 150 °. Неполярные материалы, такие как углеводороды, традиционно имеют относительно низкую поверхностную энергию, однако одного этого свойства недостаточно для достижения супергидрофобности. Супергидрофобные поверхности можно создавать разными способами, однако большинство стратегий синтеза основаны на естественном дизайне. Модель Кэсси-Бакстера дает объяснение супергидропбности - воздух, захваченный в микроканавках шероховатой поверхности, создает «составную» поверхность, состоящую из воздуха и вершин микровыступов. [24] Эта структура сохраняется по мере уменьшения масштаба элементов, поэтому многие подходы к синтезу супергидрофобных поверхностей сосредоточены на фрактальном вкладе. [24] Отверждение воска, литография, осаждение из паровой фазы, темплатные методы, повторное подтверждение полимера, сублимация, плазма, электроспиннинг, золь-гель обработка, электрохимические методы, гидротермальный синтез, послойное осаждение и реакции в одном сосуде - это подходы к создание супергидрофобных поверхностей, которые были предложены. [24]
Создание супергидрофобной поверхности представляет собой эффективное средство придания противомикробной активности. Пассивный антибактериальный эффект возникает из-за плохой способности микробов прилипать к поверхности. Область супергидробных тканей использует это преимущество и может иметь потенциальное применение в качестве противомикробных покрытий.
Фторуглероды
Фторуглероды и особенно перфторуглероды являются отличными субстратами для создания супергидропбобных поверхностей из-за их чрезвычайно низкой поверхностной энергии. Эти типы материалов синтезируются путем замены атомов водорода атомами фтора углеводорода.
Наноматериалы
Наночастицы используются для множества различных антимикробных применений из-за их необычного поведения. В настоящее время проводится больше исследований возможности использования наноматериалов для антимикробных покрытий из-за их высокой реакционной природы. [3]
Наноматериал | Характерная черта | Заявление |
---|---|---|
Оксид титана | фотокаталитическая активность, низкая стоимость | Защита от ультрафиолета, антибактериальная, очистка окружающей среды, самоочищение, эффективность солнечных батарей |
Органосилан | предотвращение прилипания к абразивной поверхности, низкая стоимость | антимикробное покрытие с длительной эффективностью |
Серебро | Электропроводность, низкая токсичность | антимикробная активность - связывает и разрушает клеточную мембрану |
Оксид цинка | фотокаталитическая активность | антимикробное действие, используется в текстильной промышленности |
Медь | электрическая проводимость | Свойства защиты от ультрафиолета, антимикробная добавка |
Магнетит | суперпарамагнитный | антимикробная активность, генерирует радикалы, вызывающие повреждение белков |
Оксид магния | высокая удельная поверхность | антимикробная активность, генерирует кислородные радикалы, вызывающие повреждение белков |
Золото | электрическая проводимость | антибактериальное средство от прыщей |
Галлий | аналогичен Fe 3+ (важное метаболическое питательное вещество для бактерий) | антибактериальный против Clostridium difficile |
Углеродные нанотрубки | антистатик, электропроводность, абсорбция | Нанокомпозиты УНТ / TiO2; антимикробные поверхности, антипирены, антистатики. [3] |
Есть довольно много физических характеристик, которые способствуют антимикробной активности. Однако большинство ионов металлов обладают способностью создавать кислородные радикалы, таким образом образуя молекулярный кислород, который очень токсичен для бактерий. [3]
Покрытия
Самоочищающиеся покрытия
Фотокаталитические покрытия - это покрытия, которые включают компоненты (добавки), которые катализируют реакции, обычно по свободнорадикальному механизму, при возбуждении светом. Фотокаталитическая активность (PCA) материала обеспечивает меру его реактивного потенциала, основанного на способности материала создавать пары электронов-дырок при воздействии ультрафиолетового света. [25] Образующиеся свободные радикалы могут окислять и, следовательно, разрушать органические материалы, такие как латексные связующие, содержащиеся в покрытиях на водной основе. Системы противомикробных покрытий используют это преимущество за счет включения в их составы фотокаталитически активных соединений (например, диоксида титана), которые вызывают со временем «отслаивание» покрытия. [25] Эти хлопья несут с собой микробы, оставляя после себя «чистый» налет. Подобные системы часто называют самоочищающимися.
Противомикробные добавки
Вместо непосредственного легирования поверхности антимикробная активность может быть придана поверхности путем нанесения покрытия, содержащего противомикробные агенты, такие как биоциды или наночастицы серебра . В последнем случае наночастицы могут оказывать благотворное влияние на структурные свойства покрытия наряду с их антибактериальным действием. [26]
Антимикробные пептиды
Противомикробные пептиды (АМП) привлекли большое внимание, потому что они гораздо менее подвержены развитию микробной устойчивости. [2] Другие антибиотики могут быть восприимчивы к бактериальной резистентности, например, мультирезистентный золотистый стафилококк (MRSA), который широко известен в сфере здравоохранения, в то время как другие штаммы бактерий стали вызывать большее беспокойство при очистке сточных вод в местных реках и других местах. заливы. [27] AMP могут быть функционализированы на поверхности с помощью химического или физического присоединения. AMP могут быть физически прикреплены с помощью противоположно заряженных полимерных слоев и размещения полипептида между ними. Это можно повторить, чтобы получить несколько слоев AMP для повторяющейся антибактериальной активности. [27] Однако у этого механизма есть несколько недостатков. Толщина сборки и взаимодействия полимер-пептид могут влиять на диффузию пептида к контакту с бактериями. [27] Необходимо провести дальнейшие исследования для определения эффективности метода адсорбции. Однако химическое присоединение AMP также широко изучается.
AMP могут быть ковалентно связаны с поверхностью, что сводит к минимуму «эффект выщелачивания» пептидов. Пептид обычно присоединяется посредством очень эксергонической химической реакции, образуя таким образом очень стабильную антимикробную поверхность. Поверхность может быть сначала функционализирована полимерной смолой, такой как полиэтиленгликоль (PEG). [27] Недавние исследования были сосредоточены на производстве синтетических полимеров и наноматериалов с механизмами действия, аналогичными эндогенным антимикробным пептидам. [28] [29]
Сенсорные поверхности
Антимикробные сенсорные поверхности включают в себя все различные виды поверхностей (например, дверные ручки , перила , столики для подносов и т. Д.), К которым люди часто прикасаются на работе или в повседневной жизни, особенно (например) в больницах и клиниках .
Сенсорные поверхности из антимикробного медного сплава - это поверхности, которые сделаны из металлической меди или сплавов меди, таких как латунь и бронза . Медь и медные сплавы обладают естественной способностью относительно быстро убивать вредные микробы - часто в течение двух часов или меньше (т. Е. Поверхности из медного сплава обладают антимикробным действием ). Большая часть работ по противомикробной эффективности, относящейся к меди, проводилась или в настоящее время проводится в Университете Саутгемптона и Университета Нортумбрии (Соединенное Королевство), Университете Стелленбоша (Южная Африка), Университете Пенджаба (Индия), Университете Чили (Чили), Университет Китасато (Япония), Университет Коимбры (Португалия), Университет Небраски и Государственный университет Аризоны (США). Клинические испытания по оценке эффективности медных сплавов в снижении частоты внутрибольничных инфекций продолжаются в больницах Великобритании, Чили, Японии, Южной Африки и США.
Агентство США по охране окружающей среды (EPA) одобрило регистрацию 355 различных медных сплавов в качестве « антимикробных материалов» с пользой для общественного здравоохранения. [30]
Заявление
Очистка воды
Противомикробные пептиды и хитозан
Встречающийся в природе хитин и некоторые пептиды были признаны за их противомикробные свойства в прошлом. Сегодня эти материалы превращаются в наночастицы, чтобы производить недорогую дезинфекцию. Природные пептиды образуют наноразмерные каналы в мембранах бактериальных клеток, что вызывает осмотический коллапс. [31] Эти пептиды в настоящее время синтезированы, чтобы адаптировать противомикробные наноструктуры в отношении размера, морфологии, покрытий, дериватизации и других свойств, позволяющих использовать их для получения конкретных антимикробных свойств по желанию. Хитозан - это полимер, полученный из хитина в панцирях членистоногих, который какое-то время использовался из-за его антибактериальных свойств, но тем более, поскольку полимер был превращен в наночастицы. Хитозан оказался эффективным против бактерий, вирусов и грибков, однако он более эффективен против грибов и вирусов, чем бактерий. Положительно заряженные наночастицы хитозана взаимодействуют с отрицательно заряженной клеточной мембраной, что вызывает увеличение проницаемости мембраны и, в конечном итоге, утечку и разрыв внутриклеточных компонентов. [31]
Наночастицы серебра
Также известно, что соединения серебра и ионы серебра проявляют антимикробные свойства и используются в широком диапазоне применений, включая водоподготовку. Показано, что ионы серебра препятствуют репликации ДНК и влияют на структуру и проницаемость клеточной мембраны. Серебро также приводит к УФ-инактивации бактерий и вирусов, поскольку ионы серебра светочувствительны в присутствии УФ-А и УФ-излучения. Ионы цистеина и серебра образуют комплекс, который приводит к инактивации фага Haemophilus influenzae и бактериофага MS2 . [31]
Медицинские и коммерческие приложения
Хирургические аппараты
Сообщается, что даже при всех мерах предосторожности, предпринятых медицинскими работниками, инфекция возникает у 13,9% пациентов после стабилизации открытого перелома и примерно у 0,5–2% пациентов, получающих протезы суставов. [32] Чтобы уменьшить это количество, поверхности устройств, используемых в этих процедурах, были изменены в надежде предотвратить рост бактерий, которые приводят к этим инфекциям. Это было достигнуто путем покрытия титановых устройств антисептической комбинацией хлоргексидина и хлороксиленола. Эта комбинация антисептиков успешно предотвращает рост пяти основных микроорганизмов, вызывающих медицинские инфекции, в том числе Staphylococcus epidermidis , устойчивый к метициллину Staphylococcus aureus , Pseudomonas aeruginosa , Escherichia coli и Candida albicans . [32]
Фотокаталитические покрытия
Фотоактивные пигменты, такие как TiO 2 и ZnO, использовались на стеклянных, керамических и стальных подложках для самоочищения и противомикробных целей. Для фотокаталитической бактерицидной активности при очистке воды использовались гранулированные материалы субстрата в виде песков, поддерживающих смешанные покрытия из анатаза / рутила TiO 2 . [33] Оксидные полупроводниковые фотокатализаторы, такие как TiO 2, вступают в реакцию с падающим излучением, превышающим электронную запрещенную зону материала, что приводит к образованию электронно-дырочных пар (экситонов) и вторичной генерации радикалов в результате реакции с адсорбатами на поверхности фотокатализатора, что приводит к окислительный или восстановительный эффект, разрушающий живые организмы. [34] [35] Титания успешно используется в качестве антимикробного покрытия на плитке для ванных комнат, тротуарной плитке, дезодорантах, самоочищающихся окнах и многом другом.
Медные сенсорные поверхности
Поверхности из медных сплавов обладают внутренними свойствами уничтожать широкий спектр микроорганизмов .
США по охране окружающей среды (EPA), который наблюдает за регуляцию антимикробных агентов и материалов в этой стране, обнаружили , что медные сплавы убить более чем на 99,9% болезнетворных бактерий в течение всего два часа , когда регулярно чистить. [30] Медь и медные сплавы представляют собой уникальные классы твердых материалов, так как никакие другие твердые сенсорные поверхности не имеют разрешения в США делать заявления о здоровье человека (ранее регистрация EPA в области здравоохранения была ограничена только жидкими и газообразными продуктами). EPA предоставило антимикробный регистрационный статус 355 различным составам медных сплавов. [30] В сфере здравоохранения одобренные EPA антимикробные медные продукты включают перила, поручни , прикроватные столики, раковины , смесители , дверные ручки , туалетную фурнитуру, стержни для внутривенных инъекций, компьютерные клавиатуры и т. Д. медные изделия включают оборудование для оздоровительных клубов , лифтовое оборудование, ручки тележек для покупок и т. д. В жилых домах одобренные EPA антимикробные медные изделия включают кухонные поверхности, перила, подножки , дверные нажимные пластины, штанги для полотенец, туалетную фурнитуру, настенную плитку и т. д. В транзитных средств массовой, EPA утвержденных противомикробные меди продукты включают поручни , лестничные перила поручни , стулья , скамейки и т.д. полный список медных сплавов на поверхности продуктов , которые были предоставлены антимикробной статус регистрации с претензиями в области общественного здравоохранения по охране окружающей среды можно найти здесь: Антимикробные сенсорные поверхности из медного сплава # Одобренные продукты .
В настоящее время проводятся клинические испытания штаммов микробов, уникальных для отдельных медицинских учреждений по всему миру, чтобы оценить, в какой степени медные сплавы могут снизить заболеваемость инфекциями в больницах. В 2011 году были опубликованы первые результаты клинических исследований, финансируемых Министерством обороны США, которые проводятся в отделениях интенсивной терапии (ICU) Мемориального онкологического центра Слоуна-Кеттеринга в Нью-Йорке, Медицинском университете Южной Каролины и Ральфе Х. Медицинский центр Johnson VA в Чарлстоне , Южная Каролина, показывает, что комнаты, в которых обычные сенсорные поверхности были заменены медью, продемонстрировали снижение количества патогенов на поверхности на 97% по сравнению с палатами без медной обработки, а у пациентов в палатах интенсивной терапии с медью риск заражения был на 40,4% ниже. внутрибольничные инфекции по сравнению с пациентами в не-омедненной ICU номере. [36] [37] [38]
Противообрастающие покрытия
Морское биообрастание описывается как нежелательное скопление микроорганизмов, растений и животных на искусственных поверхностях, погруженных в воду. [39] Значительное накопление биообрастания на морских судах может быть проблемой. Традиционно для предотвращения биологического обрастания морской среды используются биоциды , химические вещества или микроорганизмы, которые могут контролировать рост вредных организмов химическими или биологическими средствами. Биоциды могут быть синтетическими, например трибутилолово (ТБТ), или природными, которые получают из бактерий или растений. [39] ТБТ исторически был основным биоцидом, используемым для противообрастающих покрытий, но в последнее время соединения ТБО считались токсичными химическими веществами, которые оказывают негативное воздействие на человека и окружающую среду, и были запрещены Международной морской организацией. [40] Ранний дизайн противообрастающих покрытий состоял из активных ингредиентов (например, TBT), диспергированных в покрытии, в котором они «выщелачивались» в морскую воду, убивая любые микробы или других морских обитателей, прикрепившихся к кораблю. Однако скорость высвобождения биоцида была неконтролируемой и часто быстрой, в результате чего покрытие оставалось эффективным только в течение 18-24 месяцев, прежде чем весь биоцид вымылся из покрытия. [40]
Однако эта проблема была решена с использованием так называемых самополирующихся красок, в которых биоцид выделялся медленнее, поскольку морская вода вступала в реакцию с поверхностным слоем краски. [40] Совсем недавно стали использоваться противообрастающие краски на основе меди, поскольку они менее токсичны, чем ТБО, в водной среде, но эффективны только против морских животных, а не против роста сорняков. Антипригарные покрытия не содержат биоцидов, но имеют чрезвычайно скользкую поверхность, которая предотвращает большинство загрязнений и облегчает очистку небольших образований, которые все же возникают. Природные биоциды обнаруживаются на морских организмах, таких как кораллы и губки, а также предотвращают обрастание при нанесении на судно. Создание разницы в электрическом заряде между корпусом и морской водой - обычная практика предотвращения обрастания. Эта технология доказала свою эффективность, но ее легко повредить и она может стоить дорого. Наконец, к покрытию могут быть добавлены микроскопические колючки, которые в зависимости от длины и распределения показали способность предотвращать прикрепление большинства биообрастаний. [40]
Смотрите также
- Устойчивость к антибиотикам
- Противомикробный
- Сенсорные поверхности из антимикробного медного сплава
- Антимикробные пептиды
- Антимикробные свойства меди
- Фторуглерод
- Супергидрофоб
Рекомендации
- ^ "Медицинский словарь Дорландса: антибактериальные" . Архивировано 18 ноября 2010 года . Проверено 29 октября 2010 .
- ^ а б Onaizi, SA; Леонг, SSJ (2011). «Привязка антимикробных пептидов». Биотех. Авансы . 29 (1): 67–74. DOI : 10.1016 / j.biotechadv.2010.08.012 . PMID 20817088 .
- ^ а б в г Dastjerdi, R .; Монтазер, М. (2010). «Обзор применения неорганических наноструктурированных материалов в модификации текстиля: внимание к антимикробным свойствам». Коллоиды и поверхности B: Биоинтерфейсы . 79 (1): 5–18. DOI : 10.1016 / j.colsurfb.2010.03.029 . PMID 20417070 .
- ^ Chen, C .; Энрико, А .; и другие. (2020). «Бактерицидные поверхности, полученные фемтосекундным лазером и послойным полиэлектролитным покрытием» . Журнал коллоидной и интерфейсной науки . 575 : 286–297. DOI : 10.1016 / j.jcis.2020.04.107 .
- ^ «Медные сенсорные поверхности» . Архивировано из оригинала на 2012-07-23 . Проверено 21 сентября 2011 .
- ^ Fujishima, A .; Rao, T .; Трык, Д.А. (2000). «Фотокатализ диоксида титана». J. Photochem. И Photobio C . 1 : 1–21. DOI : 10.1016 / S1389-5567 (00) 00002-2 .
- ^ Liau, SY; Читать, округ Колумбия; Пью, WJ; Ферр, младший; Рассел, AD (1997). «Взаимодействие нитрата серебра с легко идентифицируемыми группами: связь с антибактериальным действием ионов серебра» . Lett. Прил. Microbiol . 25 (4): 279–283. DOI : 10,1046 / j.1472-765x.1997.00219.x . PMID 9351278 .
- ^ Snodgrass, PJ; Валле, BL; Хох, Флорида (1960). «Влияние серебра и ртути на алкогольдегидрогеназу дрожжей». J. Biol. Chem . 235 : 504–508. PMID 13832302 .
- ^ Рассел, AD; Хьюго, WB (1994). Антимикробная активность и действие серебра . Прог. Med. Chem . Успехи в медицинской химии. 31 . С. 351–370. DOI : 10.1016 / S0079-6468 (08) 70024-9 . ISBN 9780444818072. PMID 8029478 .
- ^ Джон, Бойс (2014). «Оценка двух органосилановых продуктов на предмет устойчивой антимикробной активности на чувствительных поверхностях в палатах пациентов». Американский журнал инфекционного контроля . 42 (3): 326–8. DOI : 10.1016 / j.ajic.2013.09.009 . PMID 24406256 .
- ^ а б Ямада, Х (2010). «Прямое наблюдение и анализ роста бактерий на антимикробной поверхности» . Прил. Environ. Microbiol . 76 (16): 5409–5414. DOI : 10,1128 / aem.00576-10 . PMC 2918969 . PMID 20562272 .
- ^ Искит, AJ; и другие. (1972). «Поверхностно-связанная антимикробная активность кремнийорганического четвертичного хлорида аммония» . Прикладная микробиология . 24 (6): 859–863. DOI : 10,1128 / AEM.24.6.859-863.1972 . PMC 380687 . PMID 4650597 .
- ^ а б Ioannou, C .; Hanlon, G .; Денайер, С. (2007). «Действие дезинфицирующих четвертичных соединений аммония против золотистого стафилококка» (PDF) . Противомикробные препараты и химиотерапия . 51 (1): 296–306. DOI : 10,1128 / aac.00375-06 . PMC 1797692 . PMID 17060529 .
- ^ а б в Zhao, L .; Chu, P .; Zhang, Y .; Чжифен, Ву (2009). «Антибактериальные покрытия на титановых имплантатах». J. Biomed. Матер. B . 91B (1): 471–480. DOI : 10.1002 / jbm.b.31463 . PMID 19637369 .
- ^ Райт, П.Ф. и Вебстер, Р.Г. (2001) "Ортомиксовирусы". В: Филдс, Б.Н. и Книп, Д.М. (ред.) Филдс, вирусология , 4-е издание, Липпинкотт Уильямс и Уилкинс, Филадельфия, стр. 1533–1579. ISBN 9780781718325
- ^ Haldar, J .; и другие. (2008). «Гидрофобные поликатионные покрытия инактивируют вирусы дикого типа и устойчивые к занамивиру и / или осельтамивиру вирусы гриппа человека и птиц». Биотехнология . 30 (3): 475–479. DOI : 10.1007 / s10529-007-9565-5 . PMID 17972018 . S2CID 28291117 .
- ^ Нойс, Джо; Michels, H; Кивил, CW (2007). «Инактивация вируса гриппа А на медных поверхностях по сравнению с поверхностями из нержавеющей стали» . Прикладная и экологическая микробиология . 73 (8): 2748–50. DOI : 10,1128 / AEM.01139-06 . PMC 1855605 . PMID 17259354 .
- ^ «Вирусы гриппа А» . Архивировано из оригинала на 2009-10-18 . Проверено 22 сентября 2011 .
- ^ «Грипп А» . Coppertouchsurfaces.org. Архивировано из оригинала на 2011-08-14 . Проверено 22 сентября 2011 .
- ^ а б Etiennea, O .; Gasnier, C .; и другие. (2005). «Противогрибковое покрытие многослойными пленками из биофункциональных полиэлектролитов». Биоматериалы . 26 (33): 6704–6712. DOI : 10.1016 / j.biomaterials.2005.04.068 . PMID 15992921 .
- ^ Weaver, L .; Михельс, HT; Кивил, CW (2010). «Возможность предотвращения распространения грибков в системах кондиционирования воздуха, построенных с использованием меди вместо алюминия» . Письма по прикладной микробиологии . 50 (1): 18–23. DOI : 10.1111 / j.1472-765X.2009.02753.x . PMID 19943884 .
- ^ a b c d Батт, Х., Граф, К., Каппл, М. (2003) Физика и химия интерфейсов . Wiley-VCH.
- ^ a b c d e f g Функциональные биоматериалы - Matyjaszewski Polymer Group . Университет Карнеги Меллон. Проверено 7 сентября 2020.
- ^ а б в Сюэ, Чао-Хуа; Цзя, Шунь-Тянь; Чжан, Цзин; Ма, Цзянь-Чжун (2010). «Изготовление супергидрофобных поверхностей на больших площадях для практического применения: обзор» . Наука и технология перспективных материалов . 11 (3): 033002. DOI : 10,1088 / 1468-6996 / 11/3/033002 . PMC 5074297 . PMID 27877336 .
- ^ a b Применение диоксида титана Ti02 в фотокатализе . TitaniumArt.com. Проверено 7 сентября 2020.
- ^ Leyland, Nigel S .; Подпорска-Кэрролл, Джоанна; Браун, Джон; Мешать, Стивен Дж .; Куилти, Брид; Пиллаи, Суреш С. (2016). «Высокоэффективная F, Cu , легированного TiO2 антибактериальными видимого света активные фотокаталитические покрытия в боевых внутрибольничных инфекций» . Научные отчеты . 6 (1): 24770. Bibcode : 2016NatSR ... 624770L . DOI : 10.1038 / srep24770 . ISSN 2045-2322 . PMC 4838873 . PMID 27098010 .
- ^ а б в г Хуанг, JJ; Hu, HY; Лу, SQ; Li, Y .; Tang, F .; Lu, Y .; Вэй, Б. (2012). «Мониторинг и оценка устойчивых к антибиотикам бактерий на муниципальных очистных сооружениях в Китае». Environment International . 42 : 31–6. DOI : 10.1016 / j.envint.2011.03.001 . PMID 21450343 .
- ^ Флорос, Майкл С .; Bortolatto, Janaína F .; Oliveira, Osmir B .; Salvador, Sergio L .; Наринэ, Суреш С. (2016). «Антимикробная активность амфифильных триазольных полимеров, полученных из возобновляемых источников». ACS Biomaterials Science & Engineering . 2 (3): 336–343. DOI : 10.1021 / acsbiomaterials.5b00412 .
- ^ Лам, Шу Дж .; О'Брайен-Симпсон, Нил М .; Пантарат, Намфон; Сулистио, Адриан; Вонг, Эдгар HH; Чен, Юй-Йен; Лензо, Джейсон С .; Холден, Джеймс А .; Бленкоу, Антон (2016). «Борьба с множественной лекарственной устойчивостью грамотрицательных бактерий с помощью структурно наноинженерных антимикробных пептидных полимеров». Природная микробиология . 1 (11): 16162. DOI : 10.1038 / nmicrobiol.2016.162 . PMID 27617798 . S2CID 29908036 .
- ^ a b c EPA регистрирует изделия из медьсодержащих сплавов , май 2008 г.
- ^ а б в Li, Q .; Mahendra, S .; Lyon, D .; Brunet, L .; Лига, М .; Li, D .; Альварес, П. (2008). «Антимикробные наноматериалы для дезинфекции воды и микробиологического контроля: потенциальные применения и последствия». Водные исследования . 42 (18): 4591–602. DOI : 10.1016 / j.watres.2008.08.015 . PMID 18804836 .
- ^ а б Darouiche, Rabih O .; Грин, Грегори; Мансури, Мохаммад Д. (1998). «Антимикробная активность ортопедических изделий с антисептическим покрытием». Международный журнал противомикробных агентов . 10 (1): 83–86. DOI : 10.1016 / s0924-8579 (98) 00017-X . PMID 9624548 .
- ^ Ханаор, Дориан А.Х .; Соррелл, Чарльз К. (2014). «Смешанные фотокатализаторы TiO 2 на песчаной основе для обеззараживания воды». Передовые инженерные материалы . 16 (2): 248–254. arXiv : 1404.2652 . Bibcode : 2014arXiv1404.2652H . DOI : 10.1002 / adem.201300259 . S2CID 118571942 .
- ^ Кушни Т.П., Робертсон П.К., Офицер С., Поллард П.М., Прабху Р., МакКаллаг К., Робертсон Дж. М. (2010). «Фотобактерицидные эффекты тонких пленок TiO 2 при низкой температуре» . Журнал фотохимии и фотобиологии A: Химия . 216 (2–3): 290–294. DOI : 10.1016 / j.jphotochem.2010.06.027 .
- ^ Хохманова, Л .; Вытрасова, Дж. (2010). «Фотокаталитическое и антимикробное действие интерьерных красок». Прогресс в органических покрытиях . 67 : 1–5. DOI : 10.1016 / j.porgcoat.2009.09.016 .
- ^ Шмидт, MG; Copper Touch Surface, Инициатива (2011). «Медные поверхности в отделении интенсивной терапии снижают относительный риск заражения во время госпитализации» . BMC Proceedings . 5 (Дополнение 6): O53. DOI : 10.1186 / 1753-6561-5-S6-O53 . PMC 3239467 .
- ^ «Исследования доказывают, что антимикробная медь снижает риск инфекций более чем на 40%» . Coppertouchsurfaces.org. 1 июля 2011 года Архивировано из оригинала на 2011-07-25.
- ^ 1-я Международная конференция Всемирной организации здравоохранения по профилактике и инфекционному контролю (ICPIC) в Женеве, Швейцария, 1 июля 2011 г.
- ^ а б Йебра, Диего М .; Киил, Сорен; Дам-Йохансен, Ким (2004). «Противообрастающие технологии - прошлые, настоящие и будущие шаги к эффективным и экологически чистым противообрастающим покрытиям». Прогресс в органических покрытиях . 50 (2): 75–104. DOI : 10.1016 / j.porgcoat.2003.06.001 .
- ^ a b c d «Внимание к ИМО - Противообрастающие системы» . Международная морская организация.