En la foto de izquierda a derecha:los estudiantes de doctorado de la Universidad de Canterbury, Rukmini Gorthy y Johann Land, y la profesora líder de investigación en Ingeniería Mecánica y de Materiales, Susan Krumdieck, son coautores de un artículo sobre un nuevo avance en el recubrimiento antimicrobiano. Crédito:Universidad de Canterbury
Un equipo de investigación de la Universidad de Canterbury es un paso más hacia el desarrollo de revestimientos superficiales a prueba de gérmenes para entornos como hospitales, después de un desarrollo inesperado en el laboratorio.
Una vez disponible comercialmente, un revestimiento antimicrobiano aplicado a superficies de alto tráfico, como manijas de puertas, ayudará a minimizar las infecciones que se propagan dentro de los hospitales.
La profesora líder de investigación de la UC, Susan Krumdieck, había estado trabajando con óxido de titanio (TiO 2 ), un compuesto cerámico bien conocido, durante más de una década cuando el elemento cambió repentinamente de forma.
"TiO 2 es famoso de color blanco brillante o transparente, pero un día la capa salió toda negra " ella dice.
"Lo dejamos a un lado porque realmente no sabíamos qué había sucedido. Pero luego algunos estudiantes de proyectos de pregrado lo probaron para determinar el rendimiento de autolimpieza, y era tan fotocatalíticamente activo sin radiación ultravioleta que supimos que habíamos descubierto algo nuevo ".
TiO 2 se utiliza en protectores solares porque tiene la capacidad de absorber la radiación. Esta acción crea energía, que se expresa como iones de oxígeno y los iones de oxígeno son mortales para las bacterias. TiO 2 por lo tanto, es ideal para su uso en superficies como manijas de puertas en entornos donde la esterilidad es una prioridad, como hospitales.
La profesora Krumdieck fue pionera en la innovadora tecnología de recubrimiento durante su doctorado. en la Universidad de Colorado en Boulder, Estados Unidos, y continuó su investigación en Nueva Zelanda en UC, ganar una subvención del Marsden Fund para explorar el procesamiento de vacío a presión pulsada, que no se había utilizado antes en la investigación o en la industria. A esto le siguió una subvención de financiación competitiva con su colega, el profesor Mark Jermy, para colaborar con una de las mejores universidades de Taiwán.
Sin embargo, La profesora Krumdieck y su equipo de 14 investigadores interdisciplinarios de UC todavía tenían dos desafíos que superar:cómo reparar un TiO 2 revestimiento sobre algo como la manija de una puerta, y cómo activarlo sin radiación UV. El nuevo TiO negro 2 tenía la llave de ambos.
Los investigadores del Instituto SiMAP estaban intrigados de que el material pudiera ser el mismo que el TiO2 blanco según el análisis. pero en lugar de los típicos cristales piramidales lisos de TiO2, el equipo francés, dirigido por el profesor Raphaël Boichot, descubrió que los cristales estaban nanoestructurados de formas que antes solo eran posibles mediante el crecimiento hidrotermal de nanopartículas individuales. Crédito:Universidad de Canterbury
El colaborador de investigación Tim Kimmett de Callaghan Innovation ayudó a resolver el rompecabezas.
"Pasamos un divertido día de ciencia jugando con el microscopio electrónico de barrido y el difractómetro de rayos X y realmente nos maravillamos de lo diferente que era este material. Sabíamos que habíamos tenido un nuevo material debido a las extrañas nanoestructuras que estábamos viendo, y por supuesto el llamativo color negro, "Dice el profesor Krumdieck.
Unos meses más tarde, la profesora Krumdieck recibió una beca de investigación visitante en la Université Grenoble Alpes en Francia y se llevó algunas de las muestras de recubrimiento negro con ella. Los investigadores del Instituto SiMAP estaban intrigados de que el material pudiera ser el mismo que el TiO blanco 2 según análisis, pero en lugar de los típicos cristales piramidales lisos de TiO 2 , el equipo francés, dirigido por el profesor Raphaël Boichot, descubrió que los cristales estaban nanoestructurados de formas que antes solo eran posibles mediante el crecimiento hidrotermal de nanopartículas individuales.
"El profesor Boichot sugirió que el material podría tener actividad antimicrobiana de luz visible. Cuando volví a UC, Tuve la suerte de encontrarme con el profesor Jack Heinemann, experto en microbiología, y trabajó con sus alumnos para configurar un sistema de pruebas, "Dice el profesor.
"Bastante seguro, las bacterias no tuvieron ninguna posibilidad, incluso después de un corto período de tiempo en luz visible ".
Sin necesidad de radiación para energizar la nueva forma de TiO 2 y una nanoestructura alterada que permite fijar el compuesto en recubrimientos, las condiciones son adecuadas para que el equipo multidisciplinario avance en el desarrollo de aplicaciones comerciales.
Los investigadores de la UC han depositado con éxito el revestimiento negro en la manija de una puerta, y ahora estamos trabajando con varias empresas para completar la ciencia de desarrollo de ingeniería necesaria para diseñar y mejorar la fabricación avanzada. Las empresas internacionales interesadas están observando el progreso y esperan que el TiO negro 2 pronto estará protegiendo a los gérmenes en los rieles de las camas de los hospitales y las manijas de las puertas de todo el mundo.
