Оценка антибактериальной активности масок для лица, покрытых наночастицами диоксида титана

Том 12 научных докладов, номер статьи: 18739 (2022 г.) Цитировать эту статью

1521 Доступов

2 цитаты

184 Альтметрика

Подробности о метриках

Для борьбы с инфекционными заболеваниями используются различные применения нанотехнологий для улучшения самоочищающихся и антибактериальных свойств материалов. Целью данного исследования была оценка антибактериальных свойств масок для лица, покрытых наночастицами TiO2. Антибактериальную эффективность тканевых масок для лица, покрытых TiO2, измеряли путем инокуляции их бактериальными суспензиями (105 КОЕ как из E. coli, так и из S. aureus). Результаты показали, что растворы наночастиц TiO2 (2%) снижали исходный инокулят в размере 105 КОЕ (5 log КОЕ/см2) E. coli и S. aureus до 1,3 и 1,68 log соответственно, с антибактериальной активностью 3,7 и 3,34 log. , соответственно. Кроме того, при концентрации 1% антибактериальная активность против E. coli и S. aureus составляла 2,1 и 2,01 log соответственно, тогда как при низкой концентрации (0,5%) антибактериальная активность против E. coli и S. aureus составляла 1,8. и 1,72 log соответственно. КОЕ во всех экспериментальных группах были значительно ниже, чем в контрольной группе (физраствор). В заключение, растворы наночастиц TiO2 с высокой концентрацией (2%) продемонстрировали сильное антибактериальное действие на E. coli и S. aureus, причем разница была статистически значимой, в то время как значительная антибактериальная активность была продемонстрирована при более низкой концентрации (0,5% и 1 %) растворов наночастиц TiO2 через 18 ч. Наблюдалась статистически значимая разница в уменьшении колоний между E. coli и S. aureus даже через 3 часа. Антибактериальная активность TiO2 в масках для лица может быть многообещающей для снижения риска бактериальных инфекций.

Развитие нанотехнологий является многообещающей технологической тенденцией, которая может оказать большое влияние во многих областях, таких как физика и биология, медицина, электроника, продукты питания, качество воды, текстильная промышленность, качество воздуха и биомеханика. наука и технология, которая осуществляется на одной миллиардной (10-9) части метра», то есть на наномасштабе (1–100 нм).

Существует много типов наночастиц, таких как металлические, неметаллические, органические и неорганические наночастицы 2. Наночастицы титана, меди и серебра являются примерами металлических наночастиц. Диоксид титана (TiO2) обладает уникальными свойствами, такими как низкая стоимость, стабильность, низкая токсичность, высокий показатель преломления, высокие оптические свойства, высокое поглощение ультрафиолета, сильная окислительно-восстановительная способность, большая энергетическая запрещенная зона (т. е. 3,2–5,2 эВ) и имеет хорошие электрические, оптические и магнитные свойства 3,4. Необходимо полностью определить характеристики наночастиц, такие как их размер, форма, морфология поверхности, кристалличность и светопоглощение, используя соответствующие методы определения характеристик 5, такие как методы микроскопии (электронная микроскопия или сканирующая зондовая микроскопия). Кроме того, оптические методы (спектроскопия) могут использоваться для изучения характеристик наночастиц, таких как коэффициент отражения, пропускания, фотохимия и люминесценция. 6. Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ), рентгеновская дифрактометрия (XRD) и инфракрасная спектроскопия (ИК). являются наиболее широко используемыми методами для характеристики структур НЧ и могут использоваться для описания фазы, размера частиц, типа и кристаллической природы наночастиц. На качество поверхности наночастиц сильно влияют их механические свойства, которые включают напряжение, поверхностное покрытие, твердость, деформацию, трение и адгезию. Характеристики TiO2 включают стабильность, низкую стоимость, нетоксичность, биосовместимость, оптические и электрические свойства. Чаще всего он встречается в трех различных формах, включая брукит, анатаз и рутил, с разной структурой. Термодинамическое моделирование показывает, что при нагревании и анатаз, и брукит превращаются в рутил, который более стабилен при всех температурах и давлениях ниже 60 кбар. 7. Наноматериалы, такие как фотокатализаторы TiO2, продемонстрировали замечательную активность в фотодеградации различных органических и неорганических веществ. загрязняющие вещества. Поскольку органические загрязнители могут полностью разлагаться до безвредных материалов при нормальных условиях температуры и давления, ожидается, что фотокатализ вскоре станет одним из наиболее эффективных методов борьбы с различными типами загрязнений. Загрязнители, включая гербициды, карбоновые кислоты и спирты, могут быть полностью расщеплены на углекислый газ, воду и простые минералы. 8. Фотокатализатор должен обладать определенными качествами, такими как правильный размер частиц, форма, кристалличность и анатаз для рутила. соотношение, чтобы быть особенно эффективным. Наиболее распространенными методами получения наночастиц TiO2 являются электроосаждение, обратные мицеллы, золь-гель метод, металлоорганическое химическое осаждение из паровой фазы, метод пламенного сжигания, газофазный (аэрозольный) синтез, гидротермальные методы, мокрохимический синтез осаждением гидроксиды из солей и микроэмульсионные методы 9. Золь-гель-процесс представляет собой влажный химический метод, который в основном используется в области материаловедения и керамической инженерии. Его можно определить как превращение раствора-предшественника в неорганическое твердое вещество посредством реакции полимеризации, вызванной водой 10. Гидролиз образует золь, который по сути представляет собой дисперсию коллоидных частиц в жидкости, а конденсация приводит к образованию геля. По сравнению с рассмотренными выше методами, золь-гель-процесс весьма перспективен для синтеза и получения неорганических и органо-неорганических гибридных наноматериалов, поскольку позволяет использовать низкие температуры обработки (< 100 °C) и однородность состава на молекулярном уровне10. Размер и форму частиц легко контролировать с помощью золь-гель метода. Золь-гель-процесс дает мелкие сферические порошки одинакового размера и широко используется для синтеза материалов TiO2 и обычно протекает через кислотно-катализируемую стадию алкоксидов титана (IV) 11. Одна из наиболее привлекательных особенностей золь-гель-процесса Процесс заключается в возможности придания полученному материалу желаемых форм, таких как волокно, пленка и монодисперсный порошок. Как предложили Мехротра и Сингх, в золь-гель-процессе применяется несколько этапов и условий для контроля конечной морфологии 10. Использование TiO2 в качестве фотокатализатора для уничтожения микроорганизмов известно уже давно 12. Антибактериальные свойства и механизмы Широко обсуждались нанотехнологии, в том числе наночастицы TiO2, которые широко применялись благодаря своим фотокаталитическим свойствам расщеплять и удалять грязь, запахи и убивать бактерии. Механизм этого метода зависит от генерации реакционноспособных супероксидных радикалов (O2- и ·OH) на поверхности молекул TiO2 в процессе фотокатализа при воздействии света соответствующей длины волны 13,14,15. Кислородные радикулы по разным механизмам воздействуют на бактериальные клетки, приводя к их гибели. Оба типа бактерий отличаются друг от друга своей реакцией на антибактериальные наночастицы. Дезинфекция определяется как процедура обработки, используемая для уничтожения патогенных микроорганизмов, но она не может уничтожить бактериальные споры 16. В последние десятилетия было известно, что TiO2 в форме наночастиц обладает антибактериальным действием широкого спектра 17,18. Тканевые маски для лица представляют собой материалы, которые используются для защиты от дыхательных возбудителей (бактериальных или вирусных). 19. Они подразделяются на полные маски, полумаски и четверти маски. Эффективность фильтрации масок для лица варьируется в зависимости от плотности материала маски для лица. 20. При постоянном использовании масок для лица без регулярной замены неправильное мытье может потенциально загрязнять поверхности, поскольку температура и влажность вызывают влажность и, следовательно, колонизацию микробов. ; кроме того, неправильное использование может привести к риску распространения патогена 21,22,23,24,25. Утилизация масок для лица привела к огромному увеличению количества отходов, которые классифицируются как «опасные с инфекционным риском», а маски для лица утилизируются как биологически опасные 26. Было показано, что наночастицы способны убивать широкий спектр организмов. 27. Кроме того, было показано, что многие другие организмы, включая вирусы, грибы, водоросли и простейшие, убит наночастицами TiO2 12. Было показано, что эти наночастицы полезны для дезинфекции масок для лица 16,17. Маски для лица, покрытые TiO2, широко применяются для улучшения самоочищающихся и антибактериальных свойств для борьбы с инфекционными заболеваниями, такими как COVID-19. 28. Целью данной статьи была оценка антибактериальных свойств масок для лица, покрытых наночастицами TiO2.