Antybakteryjne farby proszkowe

Niewidoczne niebezpieczeństwo

Dziś mało kto już pamięta o tym, jak wielkim krokiem w historiimedycyny było wynalezienie antybiotyków. Powszechna dostępnośćpenicyliny zapobiegła rozprzestrzenianiu się wielu szczepów bakterii,uwalniając tym samym ludzkość od śmiertelnych epidemii które jeszcze wubiegłym stuleciu nękały mieszkańców Europy. Niestety - nie udało namsię całkowicie wyeliminować zagrożenia. Wciąż pojawiają się informacjeo powstających ogniskach epidemii. Nadal jesteśmy narażeni na zatruciai infekcje wywołane kontaktem z pospolitymi szczepami bakterii.Dobrodziejstwo szybkiego podróżowania człowieka jest jednocześniewielkim dla niego zagrożeniem. Zwiększa się zakres przenoszeniaszkodliwych organizmów - mogą one rozprzestrzeniać się w tempie dla nasnie do opanowania. Powszechna globalizacja, powstawanie wielkichskupisk ludzkich dodatkowo zwiększa możliwości penetracji groźnychbakterii.

Naukowcyna całym świecie jednoczą swoje wysiłki w walce z tym niewidocznym,lecz niezmiernie groźnym wrogiem. Każdy skuteczny sposób ograniczeniailości szczepów zarazków w otoczeniu człowieka zwiększa naszebezpieczeństwo. Powszechność zastosowań farb proszkowych w produkcjimateriałów i urządzeń codziennego użytku, postawiła przed badaczamiproblem wynalezienia powłoki o podwyższonym czynniku gwarantującymbezpieczniejsze, zgodne z ostrymi wymogami higienicznymi, właściwościpokrycia. Rezultatem tych badań stało się opracowanie technologiiwytwarzania antybakteryjnych farb proszkowych.Faza opracowań

Biotechnolodzyz laboratoriów koncernu BioCote, West Midlands - Wielka Brytania; odwielu lat pracowali nad projektem opracowania higienicznych powłokproszkowych. Po dokonaniu szeregu testów na różnych powłokach, podjętodecyzję o skoncentrowaniu się na włączaniu biocydów (związkówprzeciwbakteryjnych ) do powłok proszkowych. Biotechnolodzy uznalipowłoki proszkowe jako odpowiednie nośniki dla biocydów z następującychprzyczyn:

• farby proszkowe mogą być nakładane podczas jednokrotnego procesu przy zachowaniu  odpowiedniej grubości powłoki;
• powłoki proszkowe posiadają doskonałą odporność mechaniczną i chemiczną przy zachowaniu długoterminowej ochrony.

Podczaswstępnej oceny biocydów badacze stosowali farby na bazie żywicypoliestrowej w białym kolorze. Ustalono, że są one odpowiednimnośnikiem dla weryfikacji różnych biocydów oraz ich kombinacji. Badaczeocenili znaczną liczbę związków przeciwbakteryjnych włącznie zfenoplastami, diguanidami, aldehydami, czwartorzędowymi związkamiamoniowymi oraz solami srebra. Badacze wybrali materiały z każdej klasynie tylko ze względu na skuteczność mikrobową, lecz również ze względuna charakterystyki fizyczne, ponieważ materiały końcowe mają umożliwiaćmieszanie oraz obróbkę piecową bez rozkładu ani nadmiernej płynności.Na tym etapie badań odrzucono znaczną liczbę biocydów zanim jeszczemożna było ocenić ich działanie przeciwbakteryjne. Główne przyczynyodrzucania były następujące:

• nadmierna ulotność podczas wykonywania mieszanki lub obróbki piecowej;
• przyspieszenie utwardzania wywołujące żelowanie podczas przygotowywania mieszanki;
• blokowanie utwardzania prowadzące do niemożliwych do przyjęcia własności mechanicznych;
• nadmierne żółknienie powłoki;
• teksturowanie powierzchni powłoki;
• niezgodność materiałów prowadząca w niektórych przypadkach do całkowitego zmatowienia powierzchni.

Pookresie eliminacji, badania zawężono do kilku podstawowych rodzajówchemikaliów. Każdy związek oceniano indywidualnie, natomiast wniektórych przypadkach oceniano związki w mieszankach. Oceny aktywnościwybranych biocydów dokonano na sześciu podstawowych rodzajach bakterii:

Staphylococcus aureus.

Może występować jako szczep wrażliwy na antybiotyki - Oxford, albo jako odporny na antybiotyki szczep MRSA.

Staphylococcus faecalis.

Organizmwystępujący w żołądku człowieka. Pojawia się również w infekcjach drógmoczowych, w przypadku zapalenia wsierdzia - zapaleniu naczyń serca -ostrej posocznicy czy zatruciu krwi po zabiegu chirurgicznym. Organizmten atakuje osoby o osłabionym systemie immunologicznym. Większośćinfekcji spowodowanych przez ten organizm jest pochodzenia endogennego- jednak zarażenia od innych osób mogą się zdarzać wśród pacjentówhospitalizowanych.

Bacillus subtilis.

Jestto bardzo odporny organizm. W przypadku braku pożywienia może tworzyćzarodniki i pozostać w stanie nieaktywnym przez wiele lat.

Escherichia coli.

Organizmnajczęściej znany pod nazwą e-coli, w wielu przypadkach okazał sięzabójcą. Ta bakteria rozprzestrzenia się drogą kontaktową oraz poprzezspożywanie zakażonych pokarmów. Przebywa w żołądkach ludzi i zwierząt.

Salmonella typhimurium.

Bakteriata występuje często w organizmach chorych zwierząt i może byćprzenoszona przez takie produkty żywnościowe jak drób, jaja, mięso, iprodukty mleczne. Można także zarazić się przez kontakt z chorą osobą.

Pseudomonas aeruginosa.

Tenorganizm jest zarazkiem "oportunistycznym", który może zainfekowaćniemal każdą część ciała, jeżeli napotka dobre warunki. Wywołujeinfekcje skóry i oparzenia.

Faza testów

Testy polegały na nanoszeniu organizmów na próbki różnych powłokproszkowych. Organizmy nanoszono równoległymi pasami wzdłuż powierzchnikażdego panelu. Eksperymentatorzy przed każdą próbą nakładali powłokęproszkową wzbogaconą o biocydy na płytki aluminiowe o standardowychwymiarach 8 cm na 2,5 cm. Następnie płytki zanurzano w roztworze agarusojowego (TSA), pozwalając aby agar utworzył cienką błonkę pożywki napowierzchni płytki. Po ustaleniu się agaru nanoszono paskami wybraneorganizmy, które rozmnażały się przez noc. Następnie umieszczano płytkiw inkubatorze na 24 godziny, by w temperaturze 37°C wyhodować ichkolonie. Podobnie postępowano z panelami kontrolnymi pokrytymi farbąproszkową bez dodatku biocydów. Porównania stref wzrostu wykorzystanodo oceny skuteczności biocydów w kontakcie z poszczególnymi bakteriami,a także dla porównania skuteczności odmiennych biocydów. Wyniki testówobrazuje tabela:

  (Uwaga! Wyniki zbliżone dla próbek pokrytych farbami na bazie żywic poliestrowych, poliuretanowych oraz polietylenowych.)

Właściwości farb antybakteryjnych

Po wykonaniu testów biochemicznych uwaga badaczy skupiła się nafizycznych własnościach powłoki pokrytej farbą antybakteryjną. Wynikibadań okazały się zaskakujące. Dodatek biocydu nawet w ilości tak dużejjak 5% nie wywiera negatywnego wpływu na sam proces wytwarzaniaproszku. Podczas mieszania biocydy rozmieszczają się łatwo irównomiernie. Znacznie poprawia się skuteczność procesu mieszania ztopieniem. Ponieważ biocydy są całkowicie zgodne z systemem spoiwa,wywiera to efekt synergii na lepkość stopionej masy oraz poprawiamożliwości spoiwa do zwilżania pigmentu, zwiększając nawet wydajnośćwytłaczarki. Skutkiem tego jest wyraźne polepszenie płynięcia warstewkifarby oraz poprawa połysku po utwardzaniu.

Stopionymateriał tworzy jednorodny film. Nie występują żadne problemy podczasdokładnego mielenia oraz przesiewania. Próby długotrwałegoprzechowywania nie wykazują oznak aglomeracji.

Chociażcelem eksperymentów była ocena przeciwbakteryjnych pokryć proszkowychna bazie żywicy poliestrowej, zakres tych eksperymentów zostałposzerzony na chemię innych popularnych powłok proszkowych.

Stwierdzono, iż powłoki z proszków na bazie żywicy epoksydowejposiadają gorsze własności mechaniczne, antykorozyjne oraz odporność nazawilgocenie w porównaniu z innymi typami proszków. Wady te niewpływają na skuteczność biocydów. Nie można jednak oczekiwać, żedodanie związków bakteriobójczych usunie typowe wady epoksydowejpowłoki proszkowej. Można przypuszczać, że w farbach na bazie żywicyepoksydowej o wysokiej jakości, skuteczność biocydów zostanie zachowanaprzez wiele lat. Jakość utwardzonej powłoki jest przecież czynnikiemzapewniającym długotrwałą skuteczność antybakteryjną. Biochemicyoszacowali na podstawie rozległych operacji mycia i czyszczenia, żeskuteczność przeciwbakteryjna na powłokach innych niż epoksydowe sięgaokoło 15 lat.

Dodatekfunkcjonuje równie dobrze w wytrzymałych, zewnętrznych powłokachproszkowych włącznie z poliestrami na bazie TGIC, poliestrami na baziePRIMID, oraz poliuretanami. Obecnie biochemicy wykonują próby w celuoceny skuteczności dodatków przeciwbakteryjnych w akrylowych powłokachproszkowych na bazie GMA (glicydyl metakrylowy).

Wtoku dalszych doświadczeń wykazano, iż dodatek przeciwbakteryjny niepowoduje żadnych odbarwień ani utraty przejrzystości powłoki. Nie mawpływu na pigmenty nieorganiczne ani organiczne. Nie wywiera wpływu napigmenty niebieskie, zielone, czerwone i żółte. Nie pojawiają się żadneżółknienia.

Korzystnąstroną biocydów jest poprawienie charakterystyki płynięcia powłoki. Podtym względem biocydy zachowują się w podobny sposób jak benzoina tyle,że bez śladów żółknienia. Lepszy wygląd powłoki jest spowodowanydoskonałą zgodnością dodawanych biocydów z systemem spoiwa proszku orazobniżaniem lepkości materiału stopionego, co umożliwia bardziejskuteczne płynięcie warstewki przed rozpoczęciem reakcji utwardzania.

Kosztdodania biocydów do powłoki proszkowej jest znaczny, gdy się go porównaz kosztem standardowej powłoki termoutwardzalnej. Jednak dla zastosowańspecjalistycznych, zalecanych dla produktów higienicznych, koszty sąznikome w porównaniu do całkowitej ceny sprzedaży produktów gotowych.

Zastosowanie antybakteryjnych farb proszkowych

Poniżej wymienione są niektóre najbardziej typowe miejsca, w którychpowinny się znajdować produkty o przeciwbakteryjnych powłokachproszkowych.

• Szpitale i kliniki: łóżka, wózki, szafki, krzesła, stoliki oraz klamki drzwi.
• Domy dla osób starszych: balkoniki, wózki dla inwalidów.
• Wytwórnie i przetwórnie żywności: zamrażarki, chłodziarki.
• Punkty żywienia zbiorowego: akcesoria i armatura w strefach przygotowywania żywności, fotele rurkowe, stoliki, klamki drzwi, poręcze.
• Toalety: suszarki do rąk, klamki drzwiowe, panele metalowe, elementy wykończenia.
• Udogodnienia rekreacyjne: sprzęt dla zabaw dziecinnych, szafki w przebieralniach, akcesoria.
• Dom: urządzenia kuchenne, klamki drzwiowe, szafki, szafki łazienkowe, półki, sprzęt do pielęgnacji chorych.

Jak więc widać spektrum zastosowań dla farb antybakteryjnych jest szerokie. Zastosowanie ich w masowej produkcji daje szansę wytwórcom na zdobycie nowej niszy rynkowej.