Egy tanulmány szerint a fertőző betegségek mintegy 80%-a felszíni érintkezésből indul ki. A vírusok, baktériumok és gombák mindenütt megtalálhatók az életünkben. Amikor alkalmas felületet találnak, a mikrobák gyorsan el is szaporodhatnak, szennyeződést, szagokat és súlyos fertőző betegségeket okozhatnak, jelentős közegészségügyi problémát jelentve. Most, a koronavírus-járvány kapcsán is különösen nagy hangsúlyt kap a fertőzések megelőzése.
Antibakteriális, antivirális, antimikrobiális?
A Merriam-Webster szótár szerint antimikrobiális szer az, ami „a mikroorganizmusok és különösen a patogének szaporodását gátolja, illetve elpusztítja őket.” Tehát az ilyen szerek egyszerre rendelkeznek antibakteriális (baktérium ellenes) és antivirális (vírusellenes) tulajdonságokkal.
Milyen anyagok rendelkeznek ilyen tulajdonsággal?
Számos fém, mint például az ezüst, a réz és ötvözetei, például a bronz és a sárgaréz, illetve fémoxidok, mint például a cink-oxid, és a titán-dioxid rendelkezik ezzel a tulajdonsággal. Ezek a fémoxidok reaktív oxigént szabadítanak fel, hogy elpusztítsák a mikrobákat, ezért széles körben használják őket antimikrobiális anyagként. (Más nehézfém-kationok, például a higany és az ólom szintén rendelkeznek ezzel a tulajdonsággal, de mivel az emberi szervezetre nézve mérgezők, ilyen módon nem használhatóak.)
Jellemző képességük, hogy a káros mikrobák széles skáláját (pl. E. coli és Staphylococcus) viszonylag gyorsan – gyakran két órán belül, vagy még rövidebb idő alatt – nagy fokú hatékonysággal elpusztítják.
Ezeket az antimikrobiális tulajdonságokat széles körű kutatás bizonyította. Például, ha rézötvözetből készülnek az egészségügyi intézményekben az érintkezési felületek, akkor a betegségeket okozó organizmusok átterjedésének csökkenése akár 58%-kal is csökkentheti a kórházi intenzív osztályokon a betegek fertőzését.
Mivel az ilyen anyagokból készült felületek megakadályozhatják, hogy a gyakran megérintett tárgyak táptalajként szolgáljanak a kórokozó mikrobák terjedésére, használatuk különösen fontos például az egészségügyben, ahol a káros vírusok, baktériumok és gombák megtelepedhetnek, és megmaradhatnak a kilincseken, korlátokon, csaptelepeken, fogantyúkon és egyéb berendezéseken. Ezek időnként több mint 30 napig képesek fennmaradni a felületeken.
Érdekesség
Habár erősen valószínű, hogy nem az anyag antimikrobiális tulajdonságai miatt, de számos köztéri szobor bronzból készült. Sokhoz különböző legendák és babonák kötődnek, hogy a szobor bizonyos részeinek (például a Városligeti Anonymusszobor tollának) megérintése szerencsét hoz. A fentiek szerint a bronzszobrok az anyaguk mikróba ellenes hatásának köszönhetően vírusveszély nélkül megérinthetők annak ellenére, hogy sok más ember is megfogja őket.
De hogy jönnek a képbe a műanyagok?
Habár a műanyagok önmagukban nem rendelkeznek antimikrobiális tulajdonságokkal, a fenti anyagok összetevőként hozzáadhatók bizonyos műagyagokhoz, többek között a fröccsöntési folyamatban. Az adalékolt műanyag erős antimikrobiális tulajdonsággal rendelkezik, amely felhasználható egészségügyi termékekhez, bútorokhoz, játékokhoz, elektromos készülékekhez intézményekben, tömegközlekedési eszközökön (pl. buszokon, repülőgépeken) és egyéb járműveken, valamint otthonainkban is.
A működési elv az, hogy a mikroporozitással rendelkező műanyagok mikroszkópikus résein az antimikrobiális fémionok a felszínre kerül hetnek, létrehozva ezzel egy vékony filmréteget, mely révén a tárgy felülete antimikrobiálissá válik.
Ez a filmréteg idővel ugyan lekopik, különösen a sokat használt tárgyakon (pl. tömegközlekedési járművek kapaszkodói). Azonban az anyagból folyamatosan újabb fémionok kerülnek felszínre új filmréteget alkotva, hosszú időre biztosítva ezzel, hogy a tárgy folyamatosan rendelkezzen a mikróbaellenestulajdonságokkal.
Az anyagában adalékolt műanyagokon kívül hasonló hatás érhető el, ha ezeket az antimikrobiális anyagokat festékekbe, lakkokba, stb. keverik, és ezzel látják el a műanyag felületét. Az ilyen bevonattal ellátott felület szintén kiváló antimikrobiális tulajdonsággal rendelkezik, és az előbbinél olcsóbb, de a hatás időtartama is jelentősen rövidebb.
Miért jó ez?
A korábban említett fémek ugyan természetes módon rendelkeznek antimikrobiális tulajdonságokkal, de kevésbé megfelelőek bizonyos tárgyak előállítására.
Drágák, rugalmatlanok, nehezek, ezért olyan helyeken, ahol például az eszközök súlya is lényeges szempont (pl. járművek), sok esetben nem használhatók.
Attól függően, hogy milyen adalékokat adnak hozzá, mind az adalékolt, mind a felületkezelt műanyagok nagymértékben megőrizhetik az eredeti műanyag tulajdonságait (pl. rugalmas, könnyű, stb.). Ezért számos helyen alkalmazhatók, és a fémekhez képest olcsóbbak is, miközben nagy fokú antimikrobiális tulajdonságokkal rendelkeznek.
Hogyan befolyásolhatják az antimikrobiális adalékok az anyagokat?
Természetesen ezek az adalékok hatással vannak az anyag fizikai tulajdonságaira, de gyakran nincs észrevehető hatásuk az anyag teljesítményére. Néha a hatások bár nyilvánvalók, de nem relevánsak, mivel nincsenek következményei arra az alkalmazásra, amelyben az anyagot felhasználják.
Egyes hatások azonban negatívak lehetnek, kezdve az enyhén kényelmetlen, de kijavítható színeltolódástól a katasztrofális veszteségig, amelyet például egy égésgátló tulajdonság csökkenése okozhat. Például a polikarbonátot általában rugalmassága miatt használják, de egyes antimikrobiális adalékok akár 80%-kal is csökkenthetik az ütésállóságát.
A szilikon érzékeny az ezüst alapú antimikrobiális adalékokra, ami elszíneződést eredményez. Ez gyorsan megnyilvánulhat formázás vagy sajtolás során, de gyakran csak idővel alakul ki, néha hetek vagy hónapok alatt. Olyannal is lehet találkozni, hogy a hosszú távú szilikon elszíneződés (marketing szakirodalom szerint) bizonyíték arra, hogy az antimikrobiális szer működik. Valójában valószínűleg ennek az ellenkezője igaz. Az elszíneződés nagyobb valószínűséggel csökkenti a hatékonyságot, mivel az ezüst a szilikon inkompatibilis komponenseivel keveredett, és ezért már nem áll rendelkezésre antimikrobiális szerként.
Talán a legjelentősebb kérdés az égésgátlókra gyakorolt hatás. Ha ezüst alapú antimikrobiális adalékot használnak egy V0 besorolású ABSben, akkor a kapott anyag valószínűleg nem lesz sem antimikrobiális, sem pedig égésgátló. Az alkalmazástól függően ez nyilvánvalóan veszélyes lehet.
Habár nem minden műanyag használható ilyen módon, és a műanyag fajtájától függően eltérő adalékok használhatóak, de alapvetően a technológia segíthet megvédeni egészségünket.
Néhány meglévő fejlesztés
GERM ARMOR
A Szingapúri Agency for Science, Technology and Research (A*STAR) kifejlesztett számos kémiai reakció során létrehozott többfunkciós szervetlen kompozitot, melyek fémekből, például cinkből, vasból, kobaltból, nikkelből, alumíniumból stb., valamint további természetes vegyületekből állnak (GERM ARMOR GA-0 – GA-99).
Ezek az anyagok a fröccsöntött műanyagok adalékolására, és különböző festékekbe és lakkokba keverve is használhatók, a gyári adatok szerint a felületek kiváló antimikrobiális tulajdonsággal rendelkeznek.
Működési elvük az, hogy szabályozható módon szabadíthatják fel a reaktív oxigént (ROS), mindenféle külső stimuláció nélkül. A folyamatosan felszabaduló reaktív oxigén segítségével nagy hatékonysággal bírnak a baktériumok, gombák és vírusok széles spektrumával szemben. A gyártó szerint hosszú távon is hatnak, élettartamuk akár 10 év is lehet.
LuminOre
A Kaliforniai LuminOre hideg permetezésű fém (pl. réz, bronz, stb.) bevonási technológiát alkalmaz, mellyel a legkülönbözőbb anyagokból készült tárgyak bevonhatók. Nemcsak műanyagok, de a betontól és üveggyapottól kezdve a kartonpapírig sok minden.
A tárgyak felszíne így valóban fém lesz, mely rendelkezik a felhasznált fém tulajdonságaival, mint a fémes csillogás és a hővezetés – és a fémbevonat összetételétől függően a mikróba ellenesség – és a tárgyak adott esetben így sokkal könnyebbek, és előállításuk is kevésbé költséges, mintha az egész tárgyat fémből öntötték volna.
CuVerro Shield
A Kanadai Aereus Technologiesés az Olin Brass fejlesztése aLuminOre-hoz hasonlóan fém bevonatot alkalmaz, de ez kifejezetten réz ötvözetekből áll, azok antimikrobiális tulajdonsága miatt.
A legkölönbözőbb felületekre felvihető – a műanyagon túl pl. más fémekre, sőt, fára is – és a vizsgálatok szerint 2 órán belül elpusztítja a mikrobák 99.9%-át.
Biomaster
Az Addmaster és a Flint Group által kifejlesztett Biomaster aktív antimikrobiális bevonat az információik szerint alkalmas a legtöbb hordozóra és a főbb nyomtatási módszerekhez.
A kórházi valós idejű vizsgálatokban bizonyított, és független laboratóriumi adatokkal alátámasztott Biomaster technológia ezüstionok felszabadításával működik, ami biztonságosan gátolja a baktériumok növekedését.
A termék szervetlen jellege, kis szemcsemérete és magas hőmérséklet-toleranciája ideális az antibakteriális bevonatok gyártásához. És mivel megközelítőleg tízszer annyi ezüstöt tartalmaz, mint más ezüst bázisú mikróba ellenes anyagok, már kis koncentrációban is hatékony, a gyártó szerint a baktériumok 99.99%-át elpusztítja.
BioCote
Az angliai BioCote Ltd. antimikrobiális adalékanyagait a gyártási folyamat során integrálják az anyagba, hogy tartós védelmet nyújtsanak a mikrobák ellen. Az adalékanyag magában foglal egy specifikus antimikrobiális hatóanyagot, például ezüstöt. Koncentrált por, folyékony szuszpenzió vagy mesterkeverék pelletekké formálható a műanyag típusától, az alkalmazott gyártási eljárástól és a termék kívánt végfelhasználásától függően.
A BioCote antimikrobiális adalékanyagok könnyen és költséghatékonyan felhasználhatók számos műanyagba és polimerbe, például Akrilnitril-butadién-sztirol (ABS), Polietilén (PE), Polipropilén (PP), Polisztirol (PS) és PVC.
Sani-Bar & Sani-Disc
Bár nem műanyagok, de szintén érdekesek Minnesotai CopperTouch cég fejlesztései. Míg a többi felsorolt termék főként arra fókuszál, hogy a gyakran megérintett tárgyak felületét tegye – fémek felhasználásával – antimikrobiálissá, addig a Sani-Bar & Sani-Disc más módon használja ki a réz mikróbaölő tulajdonságát.
99,9%-ban rézből álló korongokat gyártanak, amiket szappanhoz hasonlóan lehet használni. A gyártó szerint, ha a korongot a kezünkhöz dörzsöljük, mint egy szappant (víz sem kell hozzá), egy perc dörzsölés megöli a legtöbb kórokozófaj 94%át a kezünkön.
Konklúzió
Ahogy láthattuk, számos technológia és cég foglalkozik antimikrobiális anyagokkal. Ezek alapvetően arra épülnek, hogy bizonyos fémek természetes módon rendelkeznek mikróbaölő tulajdonsággal. A réz, bronz, ezüst, stb. tárgyak tehát önmagukban is antimikrobiálisak, de számos területen a súlyuk, áruk, vagy egyéb tulajdonságaik miatt a fémtermékek nem, vagy csak korlátozott mértékben használhatók. A fémekkel adalékolt vagy bevont műanyagok (és egyéb anyagok) viszont jó alternatívák lehetnek olyan helyeken, ahol a fémtermékek nem megfelelőek, kitöltve ezt az űrt. Könnyebb, rugalmasabb, olcsóbb, stb. alternatívát kínálnak, hogy a mindennapjainkban még több használati tárgy rendelkezzen mikróbaölő tulajdonságokkal, csökkentve ezzel fertőzések veszélyét.
Ez különösen nagy jelentőséggel bírhat most, a koronavírus pandémia idején. Azonban a jövőre nézve is rendkívül hasznos lehet, hogy felkészültebben nézzünk szembe a járványokkal és a mindennapi kórokozókkal.
Csaba László, Csaba Péter Gábor
