mail-in
mail-in
Главная  /   Блог
Блог

08.07.2020 Борьба с последствиями заболеваний с помощью анодированного алюминия c антимикробными свойствами

Автор: www.lightmetalage.com

Приобретенные в больнице инфекции (так называемые нозокомиальные инфекции) являются распространенной проблемой, приводящей к гибели около 8-12 000 человек в год в Канаде и около 80 000 человек в год в США. A3 Surfaces, стартап, базирующийся в Сагене, Квебек, Канада, сфокусирован на том, чтобы сделать мир более безопасным, устраняя загрязнение в медицинских учреждениях с помощью самоочищающихся приспособлений и поверхностей с сенсорным управлением.

Недавно компания разработала новаторскую обработку поверхности,  которая может сделать поверхность алюминиевых продуктов антимикробной, что значительно снижает риск передачи бактериальных и вирусных заболеваний. В дополнение к использованию технологии в больницах, A3 Surfaces предполагает её использование в  общественном транспорте, вентиляции и системах кондиционирования воздуха в больших зданиях, в кабинетах образовательных учреждений, кондиционировании пищевых продуктов и т. д., - потенциально предотвращая следующую пандемию.


Photo: Alexan Tremblay, Les Films de La Baie

Исследование технологии началось с выпускного проекта на курсе трансформации алюминия в колледже Chicoutimi, когда у Максима Дюмонта и Джоселин Ламберт возникла идея создать "антимикробный алюминий". В ходе своих исследований они обнаружили, что нанесение существующего биоцидного продукта на анодированный алюминий оказывает антимикробное действие - концепция, которая была представлена для патента в 2013 году.

Компания A3 Surfaces Inc. была основана Мартином Ламбертом вместе с соавторами Максимом Дюмонт и Джоселин Ламберт в 2015 году в Квебеке, Канада, с целью дальнейшего развития потенциала противомикробного алюминия. Во время запуска A3 Surfaces получила финансовую и материально-техническую поддержку от Региональной группы экономического развития Rio Tinto, которая сразу же увидела огромный потенциал этой технологии.

Со временем A3 Surfaces усовершенствовал рецепт биоцида, чтобы сделать его более эффективным и производить самодезинфицируемый анодированный алюминий. Технология, названная UmanProtek, позволяет алюминиевым деталям, прошедшим эту обработку поверхности, самоочищаться. В декабре 2019 года компания подала вторую патентную заявку на всемирную защиту технологии.

В настоящее время A3 Surfaces работает в арендуемом помещении площадью 330 кв. м, где у них есть цепочка из 13 производственных бассейнов (1 м в длину, 0,3 м  в ширину и 0,6 м в глубину). Текущее оборудование используется для научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, а также для завершения текущих контрактов на анодированные антимикробные детали. Обработка более крупных алюминиевых деталей передается на субподряд сторонней компании, которая имеет ванны для анодирования 2,5 х 1 х 1,2 м. Производственный блок с ваннами длиной 4,5 м находится в процессе строительства.


Мартин Ламберт, президент A3 Surfaces, стоит перед демонстрационным блоком оборудования компании.


Антимикробный алюминий

UmanProtek - это элегантная технология, объединяющая процесс анодирования алюминия с биохимией. По сути, процесс высвобождения биоцидов контролируется двумя законами физической химии - силой Ван-дер-Ваальса и законом диффузии Фика. Ван-дер-Ваальс - это слабая сила, которая активно развивается в наномире и позволяет биоцидному агенту удерживаться в порах. Закон Фика контролирует диффузию биоцидного агента на поверхности подложки из оксида алюминия.

Выбор правильного, нетоксичного биоцидного агента, который бы самостоятельно дезинфицировал поверхность, был важной частью разработки технологии UmanProtek. Биоцидный агент должен был соответствовать нескольким параметрам, таким как размер молекулы, скорость диффузии и химическая стабильность. Кроме того, если биоцидный агент значительно влияет на биоту (дружественный естественный набор бактерий на коже человека), он создает вредную устойчивость к микробам. Агент также должен быть нетоксичным и не создавать устойчивость к антибиотикам.

«Мы протестировали многочисленные биоцидные агенты и обнаружили, что четвертичные аммониевые соединения (ЧАС) и серебро являются лучшей комбинацией для инактивации грамположительных бактерий, грамотрицательных бактерий и вирусов», - сказал Жан-Люк Бернье, вице-президент по технологиям в A3 Surfaces. «Серебро действует как профилактическое средство, поскольку оно недостаточно токсично для уничтожения микробов, но достаточно сильно, чтобы предотвратить размножения микробов. И ЧАС, и серебро использовались в медицинских учреждениях на протяжении десятилетий и одобрены органами здравоохранения».

Процесс UmanProtek

Процесс UmanProtek выполняется в четыре этапа: подготовка поверхности, анодирование, пропитка антимикробными веществами и герметизация. Этап подготовки поверхности состоит из очистки и зачистки основного материала для получения однородной поверхности с минимальными дефектами.

Анодирование типа II и III является критически важным вторым этапом в этом процессе, так как образуются соты из глиноземных нанохранилищ и контролируются размеры их апертуры. Твердое анодирование (твердость по Роквеллу около 50) должно контролироваться в соответствии с военными спецификациями. Большинство проблем возникает из-за плохой гарантии качества. Например, если анодировщик не использует деионизированную воду на этапах промывки, жесткость воды приведет к появлению пятен, которые создают неприемлимый визуальный внешний вид.

Поскольку некоторые легирующие элементы, такие как кремний, железо и т. д., вредны для однородного покрытия, не все сорта алюминия подходят для получения нанопор с правильным размером. Поэтому сплавы серий 1000, 3000, 5000 и 6000 предпочтительны для однородности нанопор и возможности изготовления изделий для конечных пользователей с декоративной и архитектурной отделкой.

Третий этап - пропитка антимикробными веществами нанопор поверхности алюминия. Поры заполнены ЧАС, типом антимикробных веществ, обычно используемых в дезинфицирующих салфетках, продаваемых в продуктовых магазинах. На этом этапе необходимо контролировать концентрацию и загрязнение биоцидного агента.

Запечатывание - заключительная стадия, в которой нанопоры закрыты. Этот запатентованный этап герметизации должен тщательно контролироваться.

UmanProtek, как было показано, значительно снижает риск передачи микробных инфекций через перекрестное загрязнение, позволяя алюминиевым деталям самостоятельно дезинфицироваться. Исследования, проведенные доктором Натали Фошо и доктором Луи-Чарльзом Фортье в Университете Шербрук, показали, что продукты, обработанные A3 Surfaces, могут убивать 99,9% бактерий (S. aureus, распространенная причина кожных инфекций, респираторных инфекций и пищевых отравлений) через пять минут или меньше (рис 1). Кроме того, профессор Натали Туфенкджи из Университета Макгилла провела тесты, показывающие, что бактериальная нагрузка (S. aureus) на загрязненную руку может быть снижена на 80% путем контакта с материалом A3 Surfaces всего за пять секунд.

Рис 1. С помощью люминометра был проведен тест для проверки бактериальной элиминации обработанной алюминиевой поверхности. Несколько сотен колониеобразующих единиц видны на необработанной поверхности (а), в то время как на поверхности, обработанной антимикробными препаратами (б), не обнаружено ни одной.

     

Также было показано, что антимикробная обработка алюминия имеет длительный срок службы, при этом твердое анодирование и средство контроля качества обеспечивают долгосрочную стабильность. Например, образец, созданный десять лет назад в лаборатории, все еще показывает эффективность.

Кроме того, Центр алюминиевых технологий (ЦАТ) Национального исследовательского совета Канады завершил испытания на истирание для измерения износа стандартными очистителями для больниц. Сотрудники ЦАТ использовали тестер абразивного износа Gardner для выполнения 200 возвратных движений губкой на обработанной поверхности UmanProtek с тремя различными продуктами: отбеливающим раствором (0,5% активного хлора), дезинфицирующей жидкостью Vert-To-Go (7 мл на 1 литр воды) и очиститель из нержавеющей стали (неразбавленный). Результаты показали, что испытуемые поверхности сохранили свои антимикробные свойства.

Кроме того, в публичной библиотеке A3S на двери установлена нажимная панель, которой пользуются 4000 человек в неделю. Через 30 месяцев биоэффективность сохраняет первоначальные показатели. Основываясь на этих тестах, A3 Surfaces оценивает, что продолжительность антибактериальной обработки алюминия будет составлять 20 лет.


к списку новостей

Оставлять комментарии могут, только зарегистрированные пользователи. зарегистрироваться

© 2006 - 2020, «НП АПРАЛ». Все права защищены.

127051, Москва, Цветной бульвар, д. 22, стр.1, эт.1

Тел./факс: +7 (495) 785-2005 (многоканальный)

E-mail: [email protected]