Tessuti nanocompositi antimicrobici altamente efficienti e durevoli

Scientific Reports volume 12, numero articolo: 17332 (2022) Citare questo articolo

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Le infezioni associate all’assistenza sanitaria causano milioni di ricoveri ospedalieri e costano miliardi di dollari ogni anno. Una potenziale soluzione per affrontare questo problema è lo sviluppo di tessuti antimicrobici per tessuti sanitari (biancheria da letto ospedaliera, camici, camici da laboratorio, ecc.). È stato dimostrato che i tessuti rivestiti con nanoparticelle metalliche possiedono proprietà antimicrobiche, ma non sono stati adottati dalle strutture sanitarie a causa dei rischi di lisciviazione e conseguente perdita di funzionalità, tossicità e inquinamento ambientale. Questo lavoro presenta lo sviluppo e la sperimentazione di tessuti nanocompositi di zinco antimicrobici, fabbricati utilizzando un nuovo processo Crescoating. In questo processo, le nanoparticelle di zinco vengono coltivate in situ all’interno di diversi tessuti naturali e sintetici per formare nanocompositi sicuri e durevoli. I tessuti nanocompositi di zinco mostrano una riduzione microbica senza precedenti dal 99,99% (4 log10) al 99,9999% (6 log10) entro 24 ore sui batteri Gram-positivi e Gram-negativi più comuni e sui patogeni fungini. Inoltre, l'attività antimicrobica rimane intatta anche dopo 100 cicli di bucato, a dimostrazione dell'elevata longevità e durevolezza del tessile. Una valutazione dermatologica indipendente ha confermato che il nuovo tessuto non è irritante e ipoallergenico.

Le infezioni associate all'assistenza sanitaria (ICA) rappresentano un grave problema per la salute pubblica poiché almeno un paziente su 31 viene infettato durante o dopo aver ricevuto cure negli ospedali degli Stati Uniti1. È noto che i tessuti utilizzati nelle strutture sanitarie (tende, biancheria da letto, indumenti dei lavoratori, tappeti, camici dei pazienti, asciugamani, mobili) ospitano microrganismi e facilitano la diffusione di infezioni ospedaliere, tra cui SARS-CoV-22,3. La pulizia periodica e l’applicazione di disinfettanti a tutti i tessuti nell’ambiente ospedaliero non sono sufficienti per prevenire la trasmissione. Anche con una pulizia regolare, è stato riscontrato che gli indumenti degli operatori sanitari presentavano una quantità significativa di carica microbica dopo un programma di lavoro tipico di 8-12 ore e circa il 92% delle tende ospedaliere conteneva agenti patogeni entro una settimana dalla pulizia4.

L’entità di questo problema è ulteriormente aumentata dopo la pandemia di COVID-19 che ha mantenuto le strutture sanitarie alla massima capacità e soggette alla diffusione di ulteriori infezioni. Tra le infezioni ospedaliere più comuni osservate negli ospedali degli Stati Uniti, l'infezione del flusso sanguigno associata alla linea centrale (CLABSI), le infezioni del tratto urinario associate al catetere (CAUTI) e la polmonite associata al ventilatore sono aumentate rispettivamente del 47%, 19% e 45%, nel nel 2020. Oltre a questi, i Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie (CDC) hanno anche riferito che le infezioni associate allo Staphylococcus aureus resistente alla meticillina (MRSA) sono aumentate nel 2020, con l’inizio della pandemia di COVID-195.

Negli Stati Uniti, la trasmissione di SARS-CoV-2 è stata predominante negli ospedali, nelle case di cura e nelle strutture mediche, con il risultato che oltre 1.037.400 operatori sanitari hanno contratto il COVID-19 negli Stati Uniti al 18 marzo 20226,7. Mentre l’attenzione degli operatori sanitari si è spostata sulla lotta a questo problema, alcune delle principali cause di morte nelle case di cura sono passate in secondo piano, come le infezioni respiratorie, le infezioni del tratto urinario (UTI), la gastroenterite, la sepsi e le malattie della pelle, che coinvolgono farmaci multiresistenti. agenti patogeni batterici e fungini8,9. Ciò rende queste strutture “punti caldi” per tali infezioni, con conseguente necessità urgente di tessuti antivirali/antimicrobici autodisinfettanti che frenino la trasmissione laddove è richiesto un investimento di capitale idealmente basso.

L'uso delle nanotecnologie e dei nanomateriali è uno degli approcci più promettenti per lo sviluppo della prossima generazione di tessuti funzionali10,11. L'importanza dei nanomateriali, in particolare delle nanoparticelle, risiede nella loro capacità di conferire molteplici funzionalità con un notevole miglioramento di tali funzionalità grazie all'aumento del rapporto superficie-volume e all'elevata energia superficiale12. In particolare, le nanoparticelle d’argento hanno riscontrato un crescente interesse da parte dell’industria tessile a causa delle loro proprietà antimicrobiche ad ampio spettro. Tra il 2004 e il 2011, la quota di mercato dell’argento dei tessili antimicrobici è aumentata dal 9 al 25%, sostituendo progressivamente i composti organici sintetici13. Sono stati sviluppati diversi metodi per incorporare nanoparticelle di metalli e di ossidi di metallo nei tessuti14. Gli approcci più comuni includono la spruzzatura di una soluzione di nanoparticelle15, la deposizione strato per strato con polimeri o polielettroliti16, il rivestimento sonochimico17, la deposizione al plasma18 e l'elettrofilatura19.