Высокоэффективный и прочный антимикробный нанокомпозитный текстиль.

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 17332 (2022) Цитировать эту статью

2557 Доступов

1 Цитаты

4 Альтметрика

Подробности о метриках

Инфекции, связанные со здравоохранением, вызывают миллионы госпитализаций и обходятся в миллиарды долларов каждый год. Потенциальным решением этой проблемы является разработка антимикробного текстиля для тканей медицинского назначения (больничное постельное белье, халаты, лабораторные халаты и т. д.). Доказано, что текстиль с покрытием из наночастиц металлов обладает противомикробными свойствами, но не был принят на вооружение медицинскими учреждениями из-за риска выщелачивания и последующей потери функциональности, токсичности и загрязнения окружающей среды. В этой работе представлены разработка и тестирование антимикробного текстиля из нанокомпозита цинка, изготовленного с использованием нового процесса нанесения покрытия. В этом процессе наночастицы цинка выращиваются in situ в объеме различных натуральных и синтетических тканей с образованием безопасных и долговечных нанокомпозитов. Текстильные изделия из цинковых нанокомпозитов демонстрируют беспрецедентное снижение микробной активности наиболее распространенных грамположительных и грамотрицательных бактерий, а также грибковых патогенов от 99,99% (4 log10) до 99,9999% (6 log10) в течение 24 часов. Более того, антимикробная активность сохраняется даже после 100 циклов стирки, что свидетельствует о высокой долговечности и долговечности текстиля. Независимая дерматологическая оценка подтвердила, что новый текстиль не вызывает раздражений и гипоаллергенен.

Инфекции, связанные со здравоохранением (ИСМП), представляют собой серьезную проблему общественного здравоохранения: по крайней мере один из 31 пациента заражается во время или после лечения в больницах США1. Известно, что текстиль в медицинских учреждениях (шторы, постельное белье, рабочая одежда, ковры, халаты для пациентов, полотенца, мебель) содержит микроорганизмы и способствует распространению ИСМП, включая SARS-CoV-22,3. Периодической очистки и нанесения дезинфицирующих средств на все текстильные изделия в больнице недостаточно для предотвращения передачи инфекции. Было обнаружено, что даже при регулярной чистке одежда медицинских работников имеет значительную микробную нагрузку после типичного рабочего графика в 8–12 часов, а около 92% больничных штор содержат патогены в течение недели после чистки4.

Масштабы этой проблемы еще больше возросли после пандемии COVID-19, из-за которой медицинские учреждения работали на максимальной мощности и были подвержены распространению новых инфекций. Среди распространенных ИСМП, наблюдаемых в больницах США, частота инфекций центральной линии кровотока (CLABSI), катетер-ассоциированных инфекций мочевыводящих путей (CAUTI) и вентилятор-ассоциированной пневмонии увеличилась на 47%, 19% и 45% соответственно в Помимо этого, Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) также сообщили, что инфекции, связанные с метициллин-резистентным золотистым стафилококком (MRSA), увеличились в 2020 году с началом пандемии COVID-195.

В Соединенных Штатах передача SARS-CoV-2 преобладала в больницах, домах престарелых и медицинских учреждениях, в результате чего по состоянию на 18 марта 2020 года в США более 1037 400 медицинских работников заразились COVID-196,7. В то время как внимание медицинских работников сместилось на борьбу с этой проблемой, некоторые из основных причин смертности в домах престарелых отошли на второй план, такие как респираторные инфекции, инфекции мочевыводящих путей (ИМП), гастроэнтерит, сепсис и кожные заболевания, которые связаны с множественной лекарственной устойчивостью. бактериальные и грибковые возбудители8,9. Это делает эти учреждения «горячими точками» таких инфекций, что приводит к острой необходимости в самодезинфицирующихся противовирусных/противомикробных тканях, которые сдерживают передачу инфекции там, где в идеале требуются низкие капиталовложения.

Использование нанотехнологий и наноматериалов является одним из наиболее перспективных подходов к разработке функционального текстиля следующего поколения10,11. Важность наноматериалов, особенно наночастиц, заключается в их способности придавать множество функциональных возможностей со значительным улучшением этих функциональных возможностей за счет увеличения соотношения поверхности к объему и высокой поверхностной энергии12. В частности, наночастицы серебра вызывают растущий интерес со стороны текстильной промышленности из-за их антимикробных свойств широкого спектра. В период с 2004 по 2011 год доля серебра на рынке антимикробного текстиля увеличилась с 9 до 25%, постепенно вытесняя синтетические органические соединения13. Было разработано несколько методов включения наночастиц металлов и оксидов металлов в текстильные изделия14. Наиболее распространенные подходы включают распыление раствора наночастиц15, послойное осаждение полимерами или полиэлектролитами16, сонохимическое покрытие17, плазменное осаждение18 и электроформование19.