"We hebben nooit een goede manier gehad om constant aangeraakte oppervlakken zoals aanraakschermen op luchthavens schoon te houden", zei hij. "Desinfecterende reinigingsmiddelen kunnen ziektekiemen in slechts een minuut of twee doden, maar ze verdwijnen snel en maken oppervlakken kwetsbaar voor herinfectie. We hebben wel duurzame antibacteriële oppervlakken op basis van metalen zoals koper en zink, maar het duurt uren om bacteriën te doden. Deze coating biedt het beste van twee werelden."

De coating, die helder is en kan worden geborsteld of gespoten, krijgt zijn duurzaamheid en kiemdodende kracht door beproefde ingrediënten op een nieuwe manier te combineren. Het maakt gebruik van antimicrobiële moleculen die zijn afgeleid van theeboomolie en kaneelolie, beide al eeuwenlang gebruikt als veilige en effectieve kiemdoder die in minder dan twee minuten werken. De duurzaamheid van de coating komt van polyurethaan, een taaie, vernisachtige sealer die vaak wordt gebruikt op oppervlakken zoals vloeren en meubels.

"De antimicrobiële stoffen die we hebben getest, worden door de FDA geclassificeerd als 'algemeen als veilig' beschouwd, en sommige zijn zelfs goedgekeurd als voedseladditieven," zei Tuteja. "Polyurethaan is een veilige en veelgebruikte coating. Maar we hebben voor de zekerheid wel toxiciteitstests gedaan en we ontdekten dat onze specifieke combinatie van ingrediënten zelfs veiliger is dan veel van de huidige antimicrobiële stoffen."

De resultaten van de duurzaamheidstests van het onderzoek suggereren dat de coating kiemen kan doden gedurende zes maanden of langer voordat de olie begint te verdampen en de desinfecterende kracht ervan vermindert. Maar zelfs dan zegt Tuteja dat hij kan worden opgeladen door hem af te vegen met verse olie; de nieuwe olie wordt opnieuw geabsorbeerd door het oppervlak, waardoor de cyclus opnieuw wordt gestart.

Tuteja schat dat de technologie binnen een jaar commercieel beschikbaar kan zijn; het is in licentie gegeven aan Hygratek, een spin-off bedrijf dat Tuteja heeft opgericht met hulp van U-M Innovation Partnerships.

De belangrijkste uitdaging was om de olie en polyurethaan te combineren op een manier die de oliemoleculen hun kiemdodende werk laat doen en tegelijkertijd voorkomt dat ze snel verdampen. co-corresponderende auteur; en materiaalkunde en techniek Ph.D. studenten Abhishek Dhyani en Taylor Repetto, co-eerste auteurs, vonden een mogelijke oplossing in cross-linking, een bekend proces waarbij verhitting wordt gebruikt om materialen op moleculair niveau aan elkaar te koppelen. De kleinere oliemoleculen kunnen gemakkelijk worden gecombineerd met de verknopende polymeermoleculen, waardoor een stabiele matrix wordt gevormd.

Maar om ziektekiemen te doden, moeten de oliemoleculen hun celwanden binnendringen, wat ze niet kunnen doen als ze stevig in de matrix zijn vastgemaakt. Uiteindelijk vonden ze een middenweg door de materialen gedeeltelijk te verknopen - genoeg om sommige van de oliemoleculen vrij te houden om hun werk te doen, maar anderen stevig aan het polyurethaan gebonden te houden.

"Er was wat vallen en opstaan, maar uiteindelijk ontdekten we dat verknoping slechts een deel van de olie deed wat we nodig hadden," zei Tuteja. "De vrije olie blijft meestal bij de olie die in de matrix is ​​verknoopt, waardoor de coating langer meegaat."

Toen het basisrecept eenmaal was vastgesteld, gingen de onderzoekers op zoek naar een combinatie van actieve ingrediënten die een grote verscheidenheid aan ziektekiemen zou doden die mensen het meest hinderen. Om een ​​representatieve steekproef van microben te identificeren, werkten ze samen met co-corresponderende auteurs Christiane E. Wobus, een universitair hoofddocent microbiologie en immunologie, en J. Scott VanEpps, een universitair hoofddocent spoedeisende geneeskunde, beide aan de UM Medical School. Uiteindelijk vonden ze een precieze balans van antimicrobiële moleculen die effectief, veilig en goedkoop waren.

Tuteja benadrukt dat ze niet vastzitten aan één specifieke formule; het begrip van het team van de eigenschappen van individuele ingrediënten stelt hen in staat om de formule voor specifieke toepassingen aan te passen of de antimicrobiële middelen opnieuw in evenwicht te brengen om specifieke ziektekiemen te doden.

"Het is nooit ons doel om alleen een eenmalige coating te ontwikkelen, maar om een ​​bibliotheek van onderliggende materiaaleigenschappen te ontwikkelen om uit te putten," zei Tuteja. "Als we die eigenschappen kunnen begrijpen, kunnen we coatings ontwikkelen die voldoen aan de behoeften van specifieke toepassingen."

De University of Michigan heeft op deze technologie een patent aangevraagd. + Verder verkennen

'Alles-afstotende' coating kan telefoons en huizen kindveilig maken