Nella foto da sinistra a destra:i dottorandi dell'Università di Canterbury Rukmini Gorthy e Johann Land e la professoressa di ingegneria meccanica e dei materiali Susan Krumdieck, responsabile della ricerca, sono coautori di un articolo su una nuova svolta nel rivestimento antimicrobico. Credito:Università di Canterbury
Un team di ricerca dell'Università di Canterbury è un altro passo avanti verso lo sviluppo di rivestimenti superficiali a prova di germi per ambienti come ospedali, dopo uno sviluppo inaspettato in laboratorio.
Una volta disponibile in commercio, un rivestimento antimicrobico applicato su superfici ad alto traffico, come maniglie delle porte, contribuirà a ridurre al minimo le infezioni che si diffondono all'interno degli ospedali.
La responsabile della ricerca, la professoressa UC Susan Krumdieck, aveva lavorato con l'ossido di titanio (TiO 2 ), un noto composto ceramico, per oltre un decennio, quando l'elemento ha improvvisamente cambiato forma.
"TiO 2 è notoriamente bianco brillante o trasparente, ma un giorno il rivestimento è uscito tutto nero, " lei dice.
"L'abbiamo messo da parte perché davvero non sapevamo cosa fosse successo. Ma poi alcuni studenti del progetto universitario l'hanno testato per le prestazioni di autopulizia, ed era così fotocataliticamente attivo senza alcuna radiazione UV che sapevamo di aver scoperto qualcosa di nuovo".
TiO 2 viene utilizzato nei filtri solari perché ha la capacità di assorbire le radiazioni. Questa azione crea energia, che è espresso come ioni ossigeno e ioni ossigeno sono mortali per i batteri. TiO 2 è quindi ideale per l'uso su superfici come le maniglie delle porte in ambienti in cui la sterilità è una priorità, come gli ospedali.
La professoressa Krumdieck è stata pioniera dell'innovativa tecnologia di rivestimento durante il suo dottorato di ricerca. all'Università del Colorado a Boulder, Stati Uniti, e ha continuato la sua ricerca in Nuova Zelanda presso UC, vincendo una sovvenzione del Fondo Marsden per esplorare l'elaborazione del vuoto a pressione pulsata, che non era stato utilizzato prima nella ricerca o nell'industria. Questa è stata seguita da una sovvenzione di finanziamento competitiva con il collega professor Mark Jermy per collaborare con una delle migliori università di Taiwan.
Però, La professoressa Krumdieck e il suo team di 14 ricercatori interdisciplinari UC avevano ancora due sfide da superare:come riparare un TiO 2 rivestimento su qualcosa come una maniglia di una porta, e come attivarlo senza radiazioni UV. Il nuovo TiO . nero 2 deteneva la chiave di entrambi.
I ricercatori dell'Istituto SiMAP erano incuriositi dal fatto che il materiale potesse essere lo stesso del TiO2 bianco secondo l'analisi, ma invece dei tipici cristalli piramidali lisci di TiO2, la squadra francese, guidato dal professor Raphaël Boichot, hanno scoperto che i cristalli erano nanostrutturati in modi precedentemente possibili solo mediante la crescita idrotermale di singole nanoparticelle. Credito:Università di Canterbury
Il collaboratore di ricerca Tim Kimmett presso Callaghan Innovation ha aiutato a risolvere il puzzle.
"Abbiamo trascorso una divertente giornata scientifica giocando con il microscopio elettronico a scansione e il diffrattometro a raggi X e meravigliandoci davvero di quanto fosse diverso questo materiale. Sapevamo che aveva avuto un nuovo materiale a causa delle strane nanostrutture che stavamo vedendo, e, naturalmente, il sorprendente colore nero, "dice il professor Krumdieck.
Pochi mesi dopo, la professoressa Krumdieck ha ricevuto una borsa di studio da ricercatrice in visita presso l'Université Grenoble Alpes in Francia e ha portato con sé alcuni campioni di rivestimento nero. I ricercatori dell'Istituto SiMAP erano incuriositi dal fatto che il materiale potesse essere lo stesso del TiO . bianco 2 secondo l'analisi, ma invece dei tipici cristalli piramidali lisci di TiO 2 , la squadra francese, guidato dal professor Raphaël Boichot, hanno scoperto che i cristalli erano nanostrutturati in modi precedentemente possibili solo mediante la crescita idrotermale di singole nanoparticelle.
"Il professor Boichot ha suggerito che il materiale potrebbe avere un'attività antimicrobica alla luce visibile. Quando sono tornato alla UC, Ho avuto la fortuna di incontrare il professor Jack Heinemann che è un esperto in microbiologia, e ha lavorato con i suoi studenti per impostare un sistema di test, "dice il professore.
"Abbastanza sicuro, i batteri non hanno avuto alcuna possibilità, anche dopo un breve periodo di tempo in luce visibile."
Senza bisogno di radiazioni per energizzare la nuova forma di TiO 2 e una nanostruttura alterata che consente di fissare il composto nei rivestimenti, ci sono le condizioni perché il team multidisciplinare possa procedere allo sviluppo di applicazioni commerciali.
I ricercatori della UC hanno depositato con successo il rivestimento nero sulla maniglia di una porta, e ora stanno lavorando con diverse aziende per completare la scienza dello sviluppo ingegneristico necessaria per la progettazione e l'upscaling per la produzione avanzata. Le aziende internazionali interessate stanno osservando i progressi e sperando nel TiO black nero 2 presto eviteranno i germi sulle sponde dei letti ospedalieri e sulle maniglie delle porte in tutto il mondo.
