Ett forskargrupp från University of Canterbury är ytterligare ett steg närmare att utveckla bakteriesäkra ytbeläggningar för miljöer som sjukhus, efter en oväntad utveckling i labbet.

När den är kommersiellt tillgänglig, en antimikrobiell beläggning applicerad på ytor med hög trafik, som dörrhandtag, hjälper till att minimera infektioner som sprids inom sjukhus.

Forskningsledare UC Professor Susan Krumdieck hade arbetat med titanoxid (TiO ₂ ), en välkänd keramisk förening, i över ett decennium när elementet plötsligt ändrade form.

"TiO ₂ är känd ljus eller vit, men en dag kom beläggningen helt svart, " hon säger.

"Vi lade det åt sidan för att vi verkligen inte visste vad som hade hänt. Men sedan testade några doktorandprojektstudenter det för självrengörande prestanda, och det var så fotokatalytiskt aktivt utan UV -strålning att vi visste att vi hade upptäckt något nytt. "

TiO ₂ används i solskyddsmedel eftersom det har förmågan att absorbera strålning. Denna handling skapar energi, som uttrycks som syrejoner och syrejoner är dödliga för bakterier. TiO ₂ är därför idealisk för användning på ytor som dörrhandtag i miljöer där sterilitet prioriteras, som sjukhus.

Professor Krumdieck var banbrytande inom den innovativa beläggningstekniken under sin doktorsexamen. vid University of Colorado i Boulder, Förenta staterna, och fortsatte sin forskning i Nya Zeeland vid UC, vinna ett Marsden Fund-bidrag för att utforska vakuumbearbetning vid pulstryck, som inte tidigare använts inom forskning eller industri. Detta följdes av ett konkurrenskraftigt finansieringsbidrag med kollegan professor Mark Jermy för att samarbeta med ett toppuniversitet i Taiwan.

Dock, Professor Krumdieck och hennes team på 14 tvärvetenskapliga UC -forskare hade fortfarande två utmaningar att övervinna - hur man fixar en TiO ₂ beläggning på något som ett dörrhandtag, och hur man aktiverar det utan UV -strålning. Den nya svarta TiO ₂ höll nyckeln till båda.

Forskningssamarbetaren Tim Kimmett på Callaghan Innovation hjälpte till att lösa pusslet.

"Vi tillbringade en rolig vetenskapsdag med att leka med scanningelektronmikroskopet och röntgendiffraktometern och förundrade oss verkligen över hur annorlunda detta material var. Vi visste att vi hade fått ett nytt material på grund av de konstiga nanostrukturer vi såg, och naturligtvis den slående svarta färgen, "Professor Krumdieck säger.

Några månader senare belönades professor Krumdieck med ett besökande forskarstipendium vid Université Grenoble Alpes i Frankrike och tog några av de svarta beläggningsproverna med sig. Forskare vid SiMAP -institutet var nyfikna på att materialet kunde vara detsamma som vit TiO ₂ enligt analys, men i stället för de typiska släta pyramidkristallerna i TiO ₂ , det franska laget, ledd av professor Raphaël Boichot, fann att kristallerna nanostrukturerades på sätt som tidigare endast var möjliga genom hydrotermisk tillväxt av enskilda nanopartiklar.

"Professor Boichot föreslog att materialet kunde ha antimikrobiell aktivitet i synligt ljus. När jag kom tillbaka till UC, Jag hade turen att stöta på professor Jack Heinemann som är expert på mikrobiologi, och han arbetade med sina elever för att skapa ett testsystem, Säger professor.

"Säker nog, bakterierna hade ingen chans - även efter kort tid i synligt ljus. "

Utan behov av strålning för att aktivera den nya formen av TiO ₂ och en förändrad nanostruktur som gör att föreningen kan fixeras i beläggningar, förutsättningarna är rätta för det tvärvetenskapliga teamet att gå vidare för att utveckla kommersiella applikationer.

UC -forskarna har framgångsrikt deponerat den svarta beläggningen på ett dörrhandtag, och arbetar nu med flera företag för att slutföra den tekniska utvecklingsvetenskap som behövs för att designa och uppskala för avancerad tillverkning. Intresserade internationella företag tittar på framsteg och hoppas på det svarta TiO ₂ kommer snart att avvärja bakterier på sjukhussängskenor och dörrhandtag runt om i världen.