Наночастичное покрытие снижает риск воздушных бактериальных инфекций от систем фильтрации воздуха

Новый процесс нанесения покрытия из наночастиц продемонстрировал почти полное подавление роста некоторых из самых опасных бактерий в системах воздушной фильтрации, что значительно снижает риск воздушных бактериальных и вирусных инфекций.

Это ключевой результат исследования, проведённого учёными из Института материалов IMDEA в сотрудничестве с исследователями из Центра сетевых биомедицинских исследований респираторных заболеваний (CIBERES) и Университета Рей Хуан Карлос (URJC) в Мадриде, Испания. Исследование опубликовано в журнале Materials Chemistry and Physics.

В исследовании "Контроль микробных агентов путем функционализации коммерческих воздушных фильтров частицами оксидов металлов" тестировались различные напыляемые покрытия из оксидов серебра (Ag₂O), меди (CuO) и цинка (ZnO) в качестве недорогих противовирусных и антибактериальных фильтров при нанесении на коммерчески доступные системы воздушной фильтрации.

Авторы обнаружили, что как Ag₂O, так и CuO продемонстрировали общую противовирусную активность более 99%. Экстракт фильтра с Ag₂O также показал полное предотвращение роста целевых бактерий в течение 24-часового инкубационного периода, измеренного в исследовании.

Результаты могут быть актуальны для предотвращения распространения широкого спектра респираторных инфекций. Однако исследователи сосредоточились конкретно на антимикробных свойствах частиц оксидов металлов против двух респираторных патогенов: Streptococcus pneumoniae и Pseudomonas aeruginosa.

"S. pneumoniae и P. aeruginosa считаются одними из пяти основных бактериальных патогенов, ведущих к смерти во всем мире", — объясняет исследователь IMDEA Materials доктор Моника Эчеверри-Рендон. "S. pneumoniae является основной причиной внебольничной бактериальной пневмонии, острого среднего отита у детей и неэпидемического менингита. P. aeruginosa, в свою очередь, обычно связана с повторяющимися обострениями хронических инфекций у пациентов с муковисцидозом и бронхоэктазами".

Исследование проводилось совместно с испанским производителем воздушных фильтров Venfilter, который предоставил для тестирования пять коммерчески доступных фильтров.

Воздушная фильтрация — один из наиболее распространённых методов обеспечения качества воздуха в помещении. Её эффективность в улавливании воздушных патогенов и обеспечении адекватной стерильности воздуха в контролируемых средах хорошо установлена.

Однако при длительном использовании микроорганизмы, вредные для здоровья человека, такие как споры грибов и бактерии, могут накапливаться и даже процветать в необработанных фильтрах. За последние два десятилетия в таких средах были обнаружены несколько видов бактериальных спор, включая Propionibacterium, Staphylococcus и Legionella. Также была идентифицирована широкая разновидность вредных видов грибов, таких как Aspergillus, Penicillium и Cladosporium.

После обширного периода подготовки порошки оксидов, использованные в исследовании, распылялись непосредственно на поверхности фильтров, которые затем характеризовались и оценивались биологически.

В последние годы наночастицы оксидов металлов показали положительные результаты в подавлении роста бактерий и борьбе с антибактериальной резистентностью. Хорошие результаты ободряют дальнейшее изучение темы для лучшего понимания механизмов взаимодействия между частицами и микроорганизмами.

Не только антибактериальная и противовирусная эффективность оксидов была протестирована, но и процесс их распыления не показал негативного влияния на эффективность фильтрации или на микроструктуру самого фильтра.

Хотя первоначальные результаты исследования чрезвычайно многообещающи, для подтверждения и оценки выводов потребуется дальнейшее тестирование.

"В целом, эта работа представляет собой частичную предварительную оценку напыления покрытия как недорогого, простого и универсального постпроизводственного процесса обработки воздушных фильтров, который может быть применён для коммерческих целей", — заключает доктор Эчеверри-Рендон. "Однако, хотя достигнутые на данный момент результаты очень значимы на научном уровне, предстоит пройти долгий путь, прежде чем их можно будет коммерциализировать на промышленном уровне. Различные аспекты и дальнейшие тесты должны быть рассмотрены в будущих работах... чтобы можно было провести полную характеристику эффективности покрытия и работы фильтра с течением времени, используя прототипы фильтров реального размера с герметичными рамками".