非常に効率的で耐久性のある抗菌ナノ複合繊維

Scientific Reports volume 12、記事番号: 17332 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

医療関連の感染症は毎年数百万人の入院を引き起こし、数十億ドルの費用がかかります。 この問題に対処する潜在的な解決策は、医療用布地 (病院用寝具、ガウン、白衣など) 用の抗菌性布地を開発することです。 金属ナノ粒子でコーティングされた繊維は抗菌特性を持つことが証明されていますが、浸出とその後の機能喪失、毒性、環境汚染のリスクがあるため、医療施設では採用されていません。 この研究では、新しいクレスコーティングプロセスを使用して製造された抗菌性亜鉛ナノ複合繊維の開発とテストについて説明します。 このプロセスでは、亜鉛ナノ粒子がさまざまな天然および合成繊維のバルク内でその場で成長し、安全で耐久性のあるナノ複合材料が形成されます。 亜鉛ナノ複合繊維は、最も一般的なグラム陽性菌、グラム陰性菌、および真菌性病原体に対して、24 時間以内に 99.99% (4 log10) から 99.9999% (6 log10) までの前例のない微生物の減少を示します。 さらに、100回の洗濯サイクル後でも抗菌活性は損なわれず、繊維の寿命と耐久性が高いことが実証されています。 独立した皮膚科学的評価により、この新しい繊維は非刺激性で低アレルギー性であることが確認されました。

医療関連感染症 (HAI) は公衆衛生上の大きな懸念事項であり、米国では患者 31 人に少なくとも 1 人が病院での治療中または治療後に感染しています1。 医療施設の繊維製品 (カーテン、寝具、作業服、カーペット、患者用ガウン、タオル、家具) には微生物が潜んでいて、SARS-CoV-22,3 を含む HAI の蔓延を促進することが知られています。 病院環境内のすべての繊維製品を定期的に洗浄し、消毒剤を塗布するだけでは、感染を防ぐには十分ではありません。 定期的に清掃したとしても、8 ～ 12 時間の典型的な作業スケジュールの後、医療従事者の衣類には大量の微生物が付着していることが判明し、清掃後 1 週間以内に病院のカーテンの約 92% に病原体が含まれていました4。

新型コロナウイルス感染症（COVID-19）のパンデミック以降、この問題の規模はさらに拡大しており、医療施設は最大限の能力を維持し、さらなる感染が拡大する傾向にあります。 米国の病院で見られる一般的な HAI のうち、中心線関連血流感染症 (CLABSI)、カテーテル関連尿路感染症 (CAUTI)、および人工呼吸器関連肺炎は、米国の病院でそれぞれ 47%、19%、45% 増加しました。これらとは別に、疾病管理予防センター（CDC）は、2020年に新型コロナウイルス感染症（COVID-19）のパンデミックが始まったことにより、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA）に関連する感染症が増加したことも報告した5。

米国では、SARS-CoV-2 の感染は病院、介護施設、医療施設で主に発生しており、その結果、2020 年 3 月 18 日の時点で米国で 1037,400 人を超える医療従事者が 新型コロナウイルス感染症に感染しています26,7。 医療従事者の焦点はこの問題との闘いに移っているが、呼吸器感染症、尿路感染症（UTI）、胃腸炎、敗血症、多剤耐性菌が関与する皮膚疾患など、介護施設での死亡の主な原因のいくつかは後回しにされている。細菌性および真菌性病原体8,9。 このため、これらの施設はそのような感染症の「ホットスポット」となり、理想的には少ない設備投資で済む感染を抑制する自己消毒機能のある抗ウイルス/抗菌繊維が緊急に必要とされています。

ナノテクノロジーとナノマテリアルの使用は、次世代の機能性繊維の開発にとって最も有望なアプローチの 1 つです10、11。 ナノ材料、特にナノ粒子の重要性は、表面積対体積比の増加と高い表面エネルギーにより、複数の機能を付与し、これらの機能が著しく強化される能力にあります12。 特に銀ナノ粒子は、その広範な抗菌特性により、繊維産業からの関心が高まっています。 2004 年から 2011 年にかけて、抗菌繊維の銀市場シェアは 9 ％から 25％ に増加し、徐々に合成有機化合物に取って代わりました13。 金属および金属酸化物のナノ粒子を繊維製品に組み込むためのいくつかの方法が開発されています14。 最も一般的なアプローチには、ナノ粒子溶液のスプレー 15、ポリマーまたは高分子電解質による層ごとの堆積 16、ソノケミカルコーティング 17、プラズマ堆積 18、およびエレクトロスピニング 19 が含まれます。