نانومواد به موادی گفته میشود که حداقل یکی از ابعاد آنها در مقیاس نانومتری (زیر ۱۰۰ نانومتر) باشد. کوچک شدن اندازه ذرات در حد نانومتر سبب تغییراتی در خواص فیزیکی و شیمیایی آنها میشود. بنابراین نانوفناوری به بحث درباره تغییرات خواص مواد هنگامیکه اندازه ذرات کوچکتر از ۱۰۰ نانومتر است، میپردازد.
از دیرباز تا کنون پوشرنگها به عنوان پوشش محافظ یا تزئینی بر روی سطوح مختلف بهکار رفتهاند و در سالهای اخیر با پیشرفت فناوری نانو در صنایع مختلف، از جمله صنعت پوشرنگ شاهد پیشرفتهای جالبی در این زمینه و تولید انواع پوشرنگها با کیفیتها و با قابلیتهای متنوع بودهایم. نمونهای از کاربرد فناوری نانو در صنعت پوشرنگ استفاده از پوشرنگهای ضدباکتری میباشد.
با توجه به اینکه یکی از مهمترین عوامل ایجاد بیماریها، انتقال آلودگی از سطوح دیوارها، کف ساختمانها و سطوح تجهیزات مراکز تفریحی و عمومی میباشد، بنابراین به کمک نانوتکنولوژی و استفاده از پوشرنگهای ضدباکتری بر روی سطوح، میتوان از ایجاد و انتشار باکتریهای بیماریزا جلوگیری کرد.
مفهوم ضدباکتری
به طور کلی پوشرنگ پوش و پوششهای آنتی باکتریال (ضد باکتری) به آن دسته از مواد اطلاق میگردد که بهصورت ذاتی، توانایی کنترل عوامل بیماریزا را دارا میباشند.
دلیل استفاده از پوشرنگ پوش آنتی باکتریال
به دلیل گسترش روزافزون جمعیت ساکن بر روی کره زمین و در پی آن رشد بسیار سریع بیماریها و باکتریهای بیماریزا، محققان در تلاشاند تا با استفاده از راهبردهای پیشگیرانه مانع از بروز بیماری شوند. از نانومواد در ساخت پوشرنگپوشپوشرنگهای دارای قابلیت ضدمیکروب یا ضدباکتری استفاده میشوند. در سالیان اخیر محققان موفق به شناسایی نانوذرات فلزی با خاصیت ضدباکتری شدهاند، این ترکیبات میتوانند از رشد و نمو باکتریها و قارچ ها و دیگر عوامل بیماریزا جلوگیری کنند.
در ساخت پوشرنگپوشپوشرنگهای آنتیباکتریال از ابتدا نانوذرات فلزی را با رزین و افزودنیهای موردنظر مخلوط و خاصیت ضدمیکروبی به پوشرنگپوشپوشرنگ میدهند.
کاربرد نانوتکنولوژی در صنعت پوشرنگ ها باعث افزایش کیفیت پوشرنگ پوش و کاهش حجم مصرف در مساحت مشخص میگردد.
تفاوت عمده بین روشهای سنتی ضدعفونی کننده و روشهای مبتنی بر فناوری نانو
بر خلاف پوششهای ضدباکتری، روش متداول برای مبارزه با قارچها و میکروبها در ساختمان استفاده از اسپریها و دیگر انواع آفتکشهاست که بهدلیل وجود ساختار شیمیایی به مرور در فضا آزادشده و به محیط زیست و بدن انسان آسیب میرسانند.
برخلاف روش متداول برای مبارزه با قارچها و میکروبها، با کمک فناوری نانو یک ویژگی ضدباکتری ذاتی در سطوح ایجاد میشود که با شستوشو یا مواد شوینده از بین نمیروند.
گستره کاربردی پوشرنگهای آنتی باکتریال
بیمارستانها، درمانگاهها، مطبها و مراکز درمانی
آشپزخانهها و اتاق کودکان
سالنهای ورزشی، استخرها، حمامها و سونا
مدارس، دانشگاهها، مراکز آموزشی، تفریحی و عمومی
کارخانجات تولید مواد غذائی، انبارها و سردخانهها
شکل ۱ : نمونهای از کاربرد پوشرنگها وپوششهای ضدباکتری
مزیت پوشرنگها و پوششهای ضدباکتری
ایجاد سطوح پاک و عاری از آلودگی بصورت دائمی
جلوگیری از رشد، گسترش و انتقال بیماریها
جلوگیری از رشد و گسترش انواع سرطانها بهواسطه رشد روزافزون بهکارگیری مواد شیمیایی
کمک به بهداشت و سلامت فردی و عمومی وکمک به بهسازی محیط زیست
کاهش هزینههای پاکسازی و ضدعفونیکردن محیطی
ایجاد پاکترین، ایمنترین و مدرنترین فضاها در دنیا
۱-نانوذرات نقره
از دیرباز، از نقره بهعنوان ماده دارویی و نگهدارنده مواد استفاده شده است. امروزه هم میتوان از اثر ضدباکتری نقره برای مقابله با بیماریها و آلودگیها استفاده کرد، اما در مقیاسی بسیار کوچکتر و با عملکردی کنترل شدهتر.
نانوذرات نقره، یکی از پرکاربردترین ذرات در حوزه نانوفناوریاند که به دلیل داشتن خصوصیات ضدمیکروبی مشهور بوده و به عنوان یک کاتالیست قادرند بیش از ۶۵۰ گونه باکتری، ویروس و قارچ را نابود سازند.
نقره در ابعاد بزرگتر، فلزی با خاصیت واکنشدهی کم میباشد، ولی زمانیکه به ابعاد کوچک در حد نانومتر تبدیل میشود خاصیت میکروبکشی آن بیش از ۹۹ درصد افزایش مییابد.
بررسیها نشان میدهد که خاصیت ضدمیکروبی نانوذرات نقره در پوشرنگها، تا اندازهای بوده که حتی باکتریها و حشراتی که در برابر آنتیبیوتیکها مقاومند (مانند استافیلوکاکس[۱]، آروس[۲]، ام.آر.اس.ای[۳])، نتوانستهاند در برابر این نانوذرات مقاومت کنند.
سازوکار ضدباکتری نانوذرات نقره
فرایند کاتالیستی : به فرایند تولید اکسیژن فعال در کامپوزیت¬های نانو¬نقره که روی پایه های نیمه هادی مانند TiO2 یا SiO2 قرار گرفته اند، اطلاق می¬شود. در این وضعیت ذره مانند یک پیل الکتروشیمیایی عمل می¬کند و با اکسید¬کردن اتم اکسیژن و هیدرولیزکردن آب، به¬ترتیب یون¬های اکسیژن (O^(2-) ) و هیدروکسید (OH) را تولید می¬کند که هر دو از فعال¬ترین و قوی¬ترین عوامل ضد¬میکروبی می باشند.
فرایند یونی: دراین فرایند ذرات نانونقره فلزی به مرور زمان یونهای نقره از خود ساطع می کنند. این یونها طی واکنش جانشینی، باندهایSH– را به باندهای –SAg تبدیل می کنند (پیوندهای دی سولفیدی در دیواره باکتری نقش حفاظتی را در مقابل واکنش های اکسایش ایفا میکنند. اما حضور یونهای نقره در طی واکنش جانشینی سبب تبدیل باندهای S-H به سولفید نقره در جداره باکتری شده و در نتیجه، موجب از بین رفتن آنها میشود).
به علت افزایش سطح ذرات نقره در ابعاد نانو، تمایل یونهای مثبت این ذرات برای اتصال با میکروارگانیسمهای دارای بار منفی بیشتر میشود که این سازوکار به تخریب غشای سلولی میکروارگانیسم میانجامد (دیواره سلولی باکتری حاوی مقادیر زیادی بار منفی است).
در بعضی از میکروارگانیسمهایی که تنفس آنها بهوسیله آنزیمها صورت میگیرد نانوذرات نقره با از بین بردن آنزیمها، مکانیسم تنفسی میکروارگانیسم را مختل میکنند و باعث مرگ آنها میشوند.
شکل ۲: ویژگی ضد باکتری بودن نقره به علت انتشار آرام و آهسته، اما مداوم یون های نقره است. نسبت سطح به حجم بسیار بالای ذرات نقره سبب می شود که یونها به سهولت منتشر شده و با سرعت بیشتر و به شکل موثرتری میکروبها را بکشند. همچنین وجود نقره سبب میشود که دیواره و غشاء سلولی میکروب ها سست و ناپایدار گردد که این ناپایداری غشای سلولی به معنی مرگ زودرس میکروب خواهد بود.
مترجم: فناوری نانو در رنگ های آنتی باکتریال
منتشر شده توسط ستاد فناوری نانو
متن کامل این مقاله را در دوماهنامه پوشرنگ تیرماه شماره ۱۶۷ ام بخوانید.