En ny beläggningsprocess för nanopartiklar har visat sig nästan eliminera tillväxten av några av världens farligaste bakterier i luftfiltreringssystem, vilket avsevärt minskar risken för luftburna bakteriella och virusinfektioner.
Det är det huvudsakliga resultatet av en studie, ledd av forskare från IMDEA Materials Institute i samarbete med forskare från Networking Biomedical Research Center in Respiratory Diseases (CIBERES) och Rey Juan Carlos University (URJC) i Madrid, Spanien. Studien publicerades i Materials Chemistry and Physics .
Studien, "Kontroll av mikrobiella medel genom funktionalisering av kommersiella luftfilter med metalloxidpartiklar," testade olika spraybeläggningar av silver (Ag2 O), koppar (CuO) och zink (ZnO) oxider som billiga antivirala och antibakteriella filter när de appliceras på kommersiellt tillgängliga luftfiltreringssystem.
Författarna fann att både Ag2 O- och CuO-föreningar som användes visades ha en total antiviral aktivitet på mer än 99 %, med Ag2 O-filterextrakt som också visar ett fullständigt förhindrande av riktad bakterietillväxt under den 24-timmars inkubationsperiod som mäts av studien.
Studiens resultat kan visa sig vara relevanta för att förhindra spridningen av ett stort antal luftvägsinfektioner. Men forskare fokuserade specifikt på de antimikrobiella egenskaperna hos metalloxidpartiklar mot två specifika luftvägspatogener:Streptococcus pneumoniae och Pseudomonas aeruginosa.
"S. pneumoniae och P. aeruginosa anses vara bland de fem bästa bakteriella patogenerna som leder till döden över hela världen", förklarar IMDEA Materials forskare Dr. Mónica Echeverry-Rendón. "S. pneumoniae är den främsta orsaken till bakteriell lunginflammation i samhället, akut otitis media hos barn och icke-epidemisk meningit.
"P. aeruginosa är under tiden vanligen associerad med återkommande exacerbationer i samband med kroniska infektioner hos patienter med cystisk fibros och bronkiektasi."
Studien genomfördes i samarbete med den spanska luftfiltertillverkaren Venfilter, som levererade fem kommersiellt tillgängliga filter för testning.
Luftfiltrering är en av de mest använda metoderna för att säkerställa inomhusluftens kvalitet. Dess effektivitet har varit väletablerad när det gäller att fånga luftburna patogener och säkerställa tillräcklig luftsterilitet i kontrollerade miljöer.
Efter långvarig användning kan dock mikroorganismer som är skadliga för människors hälsa, såsom svampsporer och bakterier, ansamlas och till och med frodas i obehandlade filter.
Under de senaste två decennierna har flera arter av bakteriesporer upptäckts i sådana miljöer, inklusive Propionibacterium, Staphylococcus och Legionella. En stor mängd olika skadliga svamparter har också identifierats, såsom Aspergillus, Penicillium och Cladosporium.
Efter en lång förberedelseperiod sprayades oxidpulvret som användes i studien direkt på filterytorna, som sedan karakteriserades och bedömdes biologiskt.
Under de senaste åren har metalloxidnanopartiklar visat positiva resultat för att hämma bakterietillväxt och utmana antibakteriell resistens. De goda resultaten uppmuntrar till ytterligare studier i ämnet för att lära dig mer om mekanismerna mellan partiklar och mikroorganismer.
Oxiderna testades inte bara för sin antibakteriella och antivirala effektivitet, utan deras sprayappliceringsprocess visade sig inte ha några negativa effekter på filtreringseffektiviteten eller på den underliggande mikrostrukturen hos själva filtret.
Även om studiens första resultat är extremt lovande, kommer ytterligare tester att behöva utföras för att bekräfta och utvärdera resultaten.
"Sammantaget presenterar detta arbete en partiell preliminär utvärdering av spraybeläggning som en billig, enkel och mångsidig eftertillverkningsprocess av luftfilter som kan användas för kommersiella ändamål", avslutar Dr. Echeverry-Rendón.
"Men även om de framgångar som uppnåtts fram till denna punkt är mycket betydande på vetenskaplig nivå, är det fortfarande en lång väg kvar innan det kommer att vara möjligt att kommersialisera dem på industriell nivå.
"Olika aspekter och ytterligare tester kommer att behöva beaktas i framtida arbeten ... så att en fullständig karakterisering av beläggningseffektivitet och filterprestanda, över tid, och med användning av filterprototyper i verklig storlek med förseglade ramar, kan utföras."
Mer information: Bruno Ribeiro et al, Kontroll av mikrobiella medel genom funktionalisering av kommersiella luftfilter med metalloxidpartiklar, Material Chemistry and Physics (2023). DOI:10.1016/j.matchhemphys.2023.128684
Tillhandahålls av IMDEA Materials
