Chemia i Biznes

W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia Państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Państwa urządzeniu końcowym. Mogą Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej "Polityce prywatności Cookies"

Rozumiem i zgadzam się

Konfiguracja makiety

Dodatki do tworzyw w walce z drobnoustrojami

2022-07-20

Coraz większego znaczenia, zwłaszcza w obliczu pandemii COVID-19, nabrały prace nad tworzywami sztucznymi wzbogaconymi specjalnymi dodatkami antybakteryjnymi. Dodatki takie mają za zadanie hamować wzrost drobnoustrojów, minimalizować przebarwienia wyrobów, czasami zwalczać mało przyjemny zapach oraz redukować fizyczne uszkodzenia gotowego wyrobu.

Potrzeba użycia

Istnieje mnóstwo miejsc, które są narażone na szybkie namnażanie się bakterii, wirusów i grzybów, a przez to stanowiących niebezpieczeństwo dla użytkowników. W takich miejscach nie sposób na bieżąco stosować odkażania powierzchni, tak by kontakt z nią nie rodził ryzyka. Mowa tutaj choćby o sklepach, środkach komunikacji, bankomatach, sanitariatach publicznych. Trudno sobie przecież wyobrazić, by powierzchnie w tych miejscach były sterylizowane po każdym użyciu. Stąd też prowadzone są prace nad materiałami, na których namnażanie się drobnoustrojów byłoby trudniejsze. I właśnie w takich przypadkach rozwiązaniem stają się dodatki antybakteryjne do tworzyw. Zawierają one starannie dobrane składniki aktywne, które gwarantują trwałą ochronę przeciwko działaniu drobnoustrojów. Naturalnie, aby mieć pewność, że bezpieczeństwo jest prawdziwe, a nie tylko stanowi slogan marketingowy, należy działanie dodatków potwierdzić w badaniach laboratoryjnych.

Mechanizm działania

Polimerowe dodatki przeciwdrobnoustrojowe można podzielić na dwie kategorie: organiczne lub nieorganiczne. Systemy te mają różne zastosowania końcowe. Chociaż wiele dodatków przeciwdrobnoustrojowych określanych jest mianem biocydów, w rzeczywistości istnieją dwie różne metody działania: biobójcza (zabijająca organizm) i biostatyczna (zapobiegająca rozmnażaniu). Dodatki organiczne są biostatyczne, a dodatki nieorganiczne łączą właściwości biobójcze i biostatyczne.

Systemy na bazie organicznej, które obejmują klasę cząsteczek metaloorganicznych, opierają się na małych migrujących cząsteczkach, które wprowadzają działanie przeciwdrobnoustrojowe na powierzchnię polimeru. Po włączeniu do tworzywa z czasem migrują one z matrycy polimerowej na powierzchnię polimeru, gdzie tworzy się „film” przeciwdrobnoustrojowy.

Migracja następuje, gdy cząsteczki przesuwają się w dół gradientu stężenia z tworzywa. Migracja jest napędzana przez nieodłączne różnice w kompatybilności między organicznymi środkami przeciwdrobnoustrojowymi a podłożami polimerowymi, w których są rozproszone. Powstały film na powierzchni polimeru jest uzupełniany dodatkami w podłożu za każdym razem, gdy powierzchnia jest wycierana lub myta, lub gdy dodatek jest uwalniany do środowiska. Zaletą tego sposobu działania jest to, że może mieć bardzo wysoki wskaźnik aktywności, a migrujące cząsteczki mogą bardzo szybko wchodzić w interakcje z dużą liczbą drobnoustrojów. Ma to jednak wpływ na żywotność działania, ponieważ dodatki z czasem wypłukują się. Szybkość dodawania i sam wybór dodatku organicznego są funkcjami skuteczności i czasu działania. Technologie organiczne często lepiej sprawdzają się komercyjnie w przypadku artykułów jednorazowych z tworzywa, które mają krótszą żywotność niż produkty trwalsze i bardziej ekologiczne. Dalsze ograniczenia obejmują brak dopuszczenia do kontaktu z żywnością systemów na bazie organicznej, głównie ze względu na mobilność i rozpuszczalność tych dodatków w płynach modelowych imitujących żywność. Dlatego przy wyborze systemu do bezpośredniego kontaktu z żywnością jedyną realną opcją jest technologia na bazie nieorganicznej.

Z kolei nieorganiczne środki przeciwdrobnoustrojowe wykorzystują jony metali, jako aktywny środek biobójczy i po włączeniu do matrycy polimerowej pozostają in situ. Najczęściej stosowanym jonem metalu jest srebro; inne opcje obejmują miedź i cynk. Uważa się, że jony srebra dezaktywują komórki bakteryjne, działając na nie na kilka sposobów, a ta wielość działania skutkuje silnym efektem biobójczym. W podstawowym trybie ataku jony wiążą się z błoną komórkową, wpływając na jej zdolność do regulowania dyfuzji i transportu cząsteczek do i z komórki. Podobnie, gdy znajdą się w komórce, jony kierują się grupami tiolowymi na białkach, które działają jako enzymy w ich krytycznych szlakach metabolicznych. Powoduje to denaturację enzymów, prowadząc do utraty zdolności funkcjonalnej komórki, co skutkuje śmiercią komórki. Sukces tych systemów zależy od dostarczania niewielkich ilości metalu jonowego do błony komórkowej. Jony metali są zwykle związane w systemie dostarczania, który je stabilizuje, umożliwiając ich włączenie do polimeru, a następnie uwalnia je w procesie wymiany jonowej na powierzchni tworzywa sztucznego. Jony metali pozostają przechowywane w polimerze i są stale udostępniane przez cały okres użytkowania gotowego produktu. Chociaż nie ma migracji jonów, jak w przypadku układów organicznych, to system dostarczania zapewnia stałe uzupełnianie na powierzchni. Poziom dodatków i mechanizm dostarczania regulują szybkość uwalniania jonów i czas działania.

Niektóre systemy sprzyjają szybkiemu uwalnianiu, takie jak zastosowania do pielęgnacji ran, podczas gdy inne mają bardziej kontrolowany sposób działania, trwający przez cały okres użytkowania podłoża.

Nad czym pracują firmy?

Bardzo interesujące dodatki wprowadziła na rynek firma Smart Nanotechnologies. Opracowała ona komponenty do polimerów na bazie nanocząstek srebra, nadające tworzywom właściwości antybakteryjne i antygrzybiczne. Dodatki można stosować do polietylenu, polipropylenu, ABS, PET. Jak tłumaczą przedstawiciele firmy, obecność nanosrebra w zabezpieczonym polimerze zapewnia efekt biobójczy poprzez inhibicję szlaków metabolicznych drobnoustrojów, przyczyniając się do eliminacji źródeł nieprzyjemnych zapachów i wydłużenia czasu użytkowania materiału. Bardzo ważne jest to, że dodatek nie wpływa na modyfikację linii, a jego podstawową zaletą jest efekt biobójczy.

– Dodatek jest przyjazny dla środowiska, nie zmienia właściwości fizycznych polimerów i nie powoduje degradacji zabezpieczanego materiału. Komponent zapewnia długotrwałą ochronę mikrobiologiczną – skuteczność mikrobiologiczna na poziomie ponad 99,98% oraz zwiększa bezpieczeństwo i atrakcyjność produktu. Ponadto, nanododatek cechuje się wyższą stabilnością w wysokich temperaturach i przy dużej wilgotności w stosunku do tradycyjnie stosowanych środków biobójczych. Nanododatek doskonale nadaje się do filamentów do druku 3D. Może być tutaj oferowany w postaci proszkowego dodatku zawierającego nanosrebro, który producent będzie dozował na linii do tworzenia tzw. żyłki lub w postaci gotowego granulatu polimerowego. Nanocząsteczki można stosować w szerokiej grupie polimerów wykorzystywanych przy wydrukach trójwymiarowych. Ponadto ten antybakteryjny dodatek świetnie sprawdza się w odniesieniu do żywic epoksydowych, stosowanych w posadzkach cienkowarstwowych lub samopoziomujących się w celu uzyskania czystości mikrobiologicznej np. w szpitalach. Dodatek nanosrebra osadzonego na nośniku krzemionkowym jest dozowany kosztem standardowo stosowanej krzemionki w celu regulacji reologii żywic. Wreszcie też jest to nanododatek antybakteryjny nadający się do poliuretanów. Jest to dodatek nanosrebra do poliolowego składnika systemu poliuretanowego do produkcji miękkich, sztywnych oraz wiskoelastycznych poliuretanów. Jest to dodatek w postaci stężonego koloidu dozowanego przed głowicą mieszającą do komponentu w stosownej ilości względem masy całej mieszanki. Jego zastosowanie obejmuje antyodleżynowe, wiskoelastyczne materace, a także poduszki dla alergików, wkładki do sportowych butów, pumeksy oraz kleje poliuretanowe – opowiada Paweł Smoleń z firmy Smart Nanotechnologies.


“Chemia i Biznes” nr 3/2022
CAŁA TREŚĆ DOSTĘPNA W "Chemia i Biznes" nr 3/2022

Chemia i Biznes” to dwumiesięcznik biznesowo-gospodarczy, stworzony z myślą o firmach poszukujących rzetelnej, aktualnej i profesjonalnie przygotowanej informacji na temat rynku chemicznego i sektorów powiązanych.


Smart Nanotechnologiesdodatki do tworzyw

Podoba Ci się ten artykuł? Udostępnij!

Oddaj swój głos  

Ten artykuł nie został jeszcze oceniony.

Dodaj komentarz

Redakcja Portalu Chemia i Biznes zastrzega sobie prawo usuwania komentarzy obraźliwych dla innych osób, zawierających słowa wulgarne lub nie odnoszących się merytorycznie do tematu. Twój komentarz wyświetli się zaraz po tym, jak zostanie zatwierdzony przez moderatora. Dziękujemy i zapraszamy do dyskusji!


WięcejNajnowsze

Więcej aktualności



WięcejNajpopularniejsze

Więcej aktualności (192)



WięcejPolecane

Więcej aktualności (97)



WięcejSonda

Czy system kaucyjny obejmujący opakowania z tworzyw sztucznych to dobry pomysł?

Zobacz wyniki

WięcejW obiektywie