Er is aangetoond dat een nieuw spuitcoatingproces met nanodeeltjes de groei van enkele van 's werelds gevaarlijkste bacteriën in luchtfiltratiesystemen vrijwel elimineert, waardoor het risico op bacteriële en virale infecties in de lucht aanzienlijk wordt verminderd.

Dat is de belangrijkste bevinding van een onderzoek, geleid door onderzoekers van het IMDEA Materials Institute in samenwerking met wetenschappers van het Networking Biomedical Research Center in Respiratory Diseases (CIBERES) en de Rey Juan Carlos Universiteit (URJC) in Madrid, Spanje. Het onderzoek is gepubliceerd in Materials Chemistry and Physics .

In het onderzoek 'Beheersing van microbiële agentia door functionaliteit van commerciële luchtfilters met metaaloxidedeeltjes' werden verschillende spuitcoatings van zilver getest (Ag₂ O), koper- (CuO) en zink- (ZnO) oxiden als goedkope antivirale en antibacteriële filters wanneer toegepast op in de handel verkrijgbare luchtfiltratiesystemen.

De auteurs ontdekten dat zowel de Ag₂ Er is aangetoond dat de gebruikte O- en CuO-verbindingen een totale antivirale activiteit hebben van meer dan 99%, waarbij de Ag₂ O-filterextract demonstreert ook een volledige preventie van gerichte bacteriegroei gedurende de incubatieperiode van 24 uur gemeten door het onderzoek.

De bevindingen van het onderzoek zouden relevant kunnen zijn bij het voorkomen van de verspreiding van een groot aantal luchtweginfecties. Onderzoekers richtten zich echter specifiek op de antimicrobiële eigenschappen van metaaloxidedeeltjes tegen twee specifieke luchtwegpathogenen:Streptococcus pneumoniae en Pseudomonas aeruginosa.

"S. pneumoniae en P. aeruginosa worden beschouwd als een van de vijf belangrijkste bacteriële pathogenen die wereldwijd tot de dood leiden", legt IMDEA Materials-onderzoeker Dr. Mónica Echeverry-Rendón uit. "S. pneumoniae is de belangrijkste oorzaak van door de gemeenschap opgelopen bacteriële pneumonie, acute otitis media bij kinderen en niet-epidemische meningitis.

"P. aeruginosa wordt intussen vaak geassocieerd met terugkerende exacerbaties geassocieerd met chronische infecties bij patiënten met cystische fibrose en bronchiëctasie."

Het onderzoek werd uitgevoerd in samenwerking met de Spaanse luchtfilterfabrikant Venfilter, die vijf in de handel verkrijgbare filters leverde om te testen.

Luchtfiltratie is een van de meest gebruikte methoden om de luchtkwaliteit binnenshuis te garanderen. De doeltreffendheid ervan is bewezen bij het opvangen van ziekteverwekkers in de lucht en het garanderen van adequate luchtsteriliteit in gecontroleerde omgevingen.

Na langdurig gebruik kunnen micro-organismen die schadelijk zijn voor de menselijke gezondheid, zoals schimmelsporen en bacteriën, zich echter ophopen en zelfs gedijen in onbehandelde filters.

De afgelopen twintig jaar zijn in dergelijke omgevingen verschillende soorten bacteriesporen gedetecteerd, waaronder Propionibacterium, Staphylococcus en Legionella. Er is ook een grote verscheidenheid aan schadelijke schimmelsoorten geïdentificeerd, zoals Aspergillus, Penicillium en Cladosporium.

Na een uitgebreide voorbereidingsperiode werden de in het onderzoek gebruikte oxidepoeders rechtstreeks op de filteroppervlakken gespoten, die vervolgens werden gekarakteriseerd en biologisch beoordeeld.

De afgelopen jaren hebben metaaloxide-nanodeeltjes positieve resultaten laten zien bij het remmen van de bacteriegroei en het uitdagen van antibacteriële resistentie. De goede resultaten moedigen verder onderzoek naar dit onderwerp aan om meer te leren over de mechanismen tussen deeltjes en micro-organismen.

Niet alleen werden de oxiden getest op hun antibacteriële en antivirale werkzaamheid, maar het spuitapplicatieproces bleek ook geen negatief effect te hebben op de filtratie-efficiëntie of op de onderliggende microstructuur van het filter zelf.

Hoewel de eerste resultaten van het onderzoek buitengewoon veelbelovend zijn, zullen verdere tests moeten worden uitgevoerd om de bevindingen te bevestigen en te evalueren.

"Over het algemeen presenteert dit werk een gedeeltelijke voorlopige evaluatie van spuitcoating als een goedkoop, eenvoudig en veelzijdig postproductieproces van luchtfilters dat voor commerciële doeleinden kan worden toegepast", besluit Dr. Echeverry-Rendón.

"Hoewel de tot nu toe bereikte resultaten op wetenschappelijk niveau zeer belangrijk zijn, is er nog een lange weg te gaan voordat het mogelijk zal zijn om ze op industrieel niveau te commercialiseren.

"Verschillende aspecten en verdere tests zullen in toekomstige werkzaamheden moeten worden overwogen... zodat een volledige karakterisering van de effectiviteit van de coating en de filterprestaties in de loop van de tijd, en met behulp van filterprototypes op ware grootte met afgedichte frames, kan worden uitgevoerd."

Meer informatie: Bruno Ribeiro et al, Controle van microbiële agentia door functionaliteit van commerciële luchtfilters met metaaloxidedeeltjes, Materialen, scheikunde en natuurkunde (2023). DOI:10.1016/j.matchemphys.2023.128684

Geleverd door IMDEA-materiaal