Nieuwe antibacteriële TiO2-coating werkt bij zichtbaar licht

Kiemvrije oppervlakken voor in omgevingen als ziekenhuizen komen een stapje dichterbij dankzij de toevallige ontdekking van een zwarte variant van TiO2-coatings die niet geactiveerd moet worden met uv-stralen en effectiever werkt dan de bestaande standaard TiO2-oplossingen.

Een onderzoeksteam van University of Canterbury in Nieuw-Zeeland is erin geslaagd een antibacteriële coating te ontwikkelen, die, eens commercieel beschikbaar, kan toegepast worden op frequent gebruikte oppervlakken, zoals deurkrukken, wat zal helpen om de kans op verspreiding van infecties in ziekenhuizen tegen te gaan.

De normaal felwitte of transparante coating was tijdens het onderzoek zwart geworden. Het materiaal werd op zijn zelfreinigende eigenschappen getest en bleek fotokatalytisch actief te zijn zonder dat hier uv-straling voor nodig was. Onderzoek toonde aan dat de TiO2-structuur van vorm veranderd was.

TiO2 heeft antibacteriële eigenschappen wanneer ze blootgesteld wordt aan uv-straling.  Deze actie creëert energie, waardoor zich zuurstofionen vormen, die dodelijk zijn voor bacteriën. Daarom is het materiaal ideaal voor oppervlakken zoals deurkrukken en andere (metalen) oppervlakken in omgevingen waar steriliteit prioritair is, zoals in ziekenhuizen.

Oplossing voor bestaande uitdagingen

De nieuwe coating biedt een oplossing voor uitdagingen, waarmee het onderzoeksteam worstelde bij de ontwikkeling van antibacteriële coatings: hoe een TiO2-coating op een voorwerp als een deurkruk aanbrengen en hoe deze binnenshuis, waar geen natuurlijke uv-straling aanwezig is, activeren? Dat het bij de nieuwe ontwikkeling effectief om een nieuw soort materiaal bleek te gaan, toonde de nanostructuur en de zwarte kleur. In plaats van de typische gladde piramidekristallen van het witte TiO2 bleken de kristallen een nanostructuur te hebben die voorheen enkel te bekomen was via hydrothermische groei van individuele nanopartikels. Verder bleek het materiaal een antibacteriële activiteit te hebben bij zichtbaar licht.

Uit dit onderzoek bleek dat bacteriën al na kortstondige blootstelling aan zichtbaar licht waren vernietigd. De TiO2 werd aangebracht op een roestvast staaloppervlak als een solide laag van meer dan 10 µm. De effectiviteit van het gecoate oppervlak werd geschat zo'n honderd keer hoger te zijn dan standaard TiO2-coatings en -poeders. De coatings zorgden voor een meer dan drievoudige reductie van E-coli na een vier uur durende blootstelling aan zichtbaar licht.

Aangezien er geen straling nodig is om deze nieuwe vorm van TiO2 van energie te voorzien en er een veranderde nanostructuur aanwezig is die het mogelijk maakt de samenstelling in coatings te verwerken, is aan de voorwaarden voldaan om commerciële toepassingen te ontwikkelen. De zwarte coating werd al met succes op een deurkruk gedeponeerd en een samenwerking met verschillende bedrijven werd opgestart om de ontwikkeling geschikt te maken voor ontwerp en opschalen voor geavanceerde productie.

Meer over dit onderzoek leest u hier.

In het e-book rond functionele oppervlakken wijden we een gedeelte aan antibacteriële coatings. Meer weten? Download het e-book hier.

Om de Europese R&D-inspanningen rond dit type coating te stroomlijnen werden verschillende Europese netwerken gecreëerd. Sirris is actief lid van het Europese COST-actienetwerk AMiCIwaarvan het voornaamste doel de evaluatie is van de impact (van de introductie) van antimicrobiële coatings in de gezondheidszorg op de verspreiding van infecties en op de efficiëntie in de strijd tegen infecties typisch voor de sector en bacteriële resistentie op bestaande antibiotica.

(Beeld bovenaan: nanogestructureerd zwart TiO- bron: https://www.aemslab.org.nz)

Tags: