希土類元素添加ナノ酸化亜鉛粒子を用いた抗菌性ポリウレアコーティング
出典:AZO MATERIALS新型コロナウイルス感染症のパンデミックにより、公共スペースや医療環境の表面に対する抗ウイルス・抗菌コーティングの緊急の必要性が明らかになりました。2021年10月にMicrobial Biotechnology誌に掲載された最近の研究では、この問題の解決を目指したポリ尿素コーティング用の迅速なナノ酸化亜鉛ドープ製剤が実証されています。衛生的な表面の必要性何度も発生した伝染病によって示されているように、表面は病原体の伝染源です。迅速で効果的で無毒の化学物質と抗菌・抗ウイルス表面コーティングの差し迫った必要性から、バイオテクノロジー、工業化学、材料科学の分野で革新的な研究が促進されました。抗ウイルス・抗菌作用を持つ表面コーティングは、ウイルス伝染のリスクを軽減し、接触した生体構造や微生物を殺すことができます。細胞膜を破壊することで微生物の増殖を阻害します。また、表面の耐食性や耐久性といった特性も向上させます。欧州疾病予防管理センター（ECDC）によると、世界では年間400万人（ニューメキシコ州の人口の約2倍）が医療関連感染症に罹患しています。これにより全世界で約3万7000人が死亡しており、適切な衛生設備や医療衛生インフラを利用できない可能性のある発展途上国では特に深刻な状況となっています。西洋諸国では、医療関連感染症は6番目に多い死亡原因です。食品、機器、表面や壁、繊維など、あらゆるものが微生物やウイルスによる汚染の影響を受けています。定期的な衛生管理スケジュールでさえ、表面に存在するすべての微生物を死滅させることはできないため、微生物の増殖を防ぐ非毒性の表面コーティングの開発が急務となっています。新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の場合、研究により、ウイルスは頻繁に触れるステンレス鋼やプラスチックの表面で最大72時間活性を維持する可能性があることが示されており、抗ウイルス特性を持つ表面コーティングの緊急の必要性が示されています。抗菌表面は、医療現場で10年以上にわたり、MRSAの発生抑制に利用されてきました。酸化亜鉛 - 広く研究されている抗菌化合物酸化亜鉛（ZnO）には強力な抗菌・抗ウイルス作用があります。近年、ZnOは多くの抗菌・抗ウイルス化学物質の有効成分として、その用途が精力的に研究されています。多くの毒性研究により、ZnOはヒトや動物に対して実質的に無毒であるにもかかわらず、微生物の細胞膜を破壊するのに非常に効果的であることが分かっています。酸化亜鉛の微生物殺菌メカニズムは、いくつかの特性に起因しています。酸化亜鉛粒子の部分的な溶解によってZn2+イオンが放出され、存在する他の微生物の抗菌活性さえも阻害します。また、細胞壁との直接接触によって活性酸素種が放出されます。酸化亜鉛の抗菌活性は、粒子サイズと濃度にも関連しており、亜鉛ナノ粒子の粒子が小さいほど、また亜鉛ナノ粒子の溶液の濃度が高いほど、抗菌活性が高まります。サイズが小さい酸化亜鉛ナノ粒子は界面積が大きいため、微生物細胞膜に浸透しやすくなります。多くの研究、特に最近の Sars-CoV-2 に関する研究では、ウイルスに対する同様の有効な作用が解明されています。RE ドープナノ酸化亜鉛とポリ尿素コーティングを使用した優れた抗菌特性を持つ表面の作成Li、Liu、Yao、および Narasimalu の研究チームは、硝酸内でナノ粒子を希土類元素と混合して作成した希土類元素ドープナノ酸化亜鉛粒子を導入することで、抗菌ポリ尿素コーティングを迅速に調製する方法を提案しました。ZnO ナノ粒子には、セリウム (Ce)、プラセオジム (Pr)、ランタン (LA)、およびガドリニウム (Gd) がドープされました。ランタンをドープしたナノ酸化亜鉛粒子は、緑膿菌および大腸菌の細菌株に対して 85% の効果があることがわかりました。これらのナノ粒子は、紫外線に 25 分さらされた後でも、微生物を殺す効果が 83% 残っています。本研究で検討されたドープされたナノ酸化亜鉛粒子は、紫外線応答性と温度変化に対する熱応答性が向上する可能性があります。バイオアッセイと表面特性評価からも、繰り返し使用した後も表面が抗菌活性を維持することが示されました。ポリウレアコーティングは耐久性に優れ、表面が剥がれるリスクも低いです。表面の耐久性とナノZnO粒子の抗菌活性および環境応答性を組み合わせることで、様々な環境や産業における実用化の可能性が高まります。潜在的用途本研究は、将来のアウトブレイクの制御と医療現場におけるHPAIの伝播阻止に大きな可能性を示しています。また、食品業界で抗菌包装や繊維を提供するために使用することで、将来的に食品の品質と保存期間を向上させる可能性もあります。本研究はまだ初期段階ですが、まもなく研究室から商業分野へと移行することは間違いありません。
投稿日時: 2022年7月4日