Anti-bacterial
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Aditivos antibacterianos
Los microorganismos tienen una notable capacidad para adherirse a prácticamente cualquier tipo de superficie abiótica, proliferar y posteriormente formar biopelículas. Dado que los materiales pueden necesitar interactuar de manera diferente con los microorganismos, las propiedades adherentes o repelentes de los materiales hacia las bacterias son una consideración extremadamente importante en su diseño. Por ejemplo, los materiales utilizados como implantes deben permanecer libres de contaminación para reducir las infecciones asociadas al dispositivo y, por tanto, las superficies antiincrustantes se preparan utilizando polímeros repelentes al agua o anclando compuestos antimicrobianos.
La mayoría de los plásticos son usualmente resistentes al ataque microbiano. Ejemplos de los polímeros más resistentes son las poliolefinas, la mayoría de los polímeros vinílicos y los poliésteres (saturados e insaturados), que en conjunto constituyen una parte muy importante del mercado total de plásticos. Otros polímeros resistentes incluyen policarbonato, poliformaldehído, ABS, PTFE, epoxis, siliconas, resinas termoendurecibles fenólicas y urea-formaldehído. El acetato de polivinilo es bastante excepcional entre los polímeros de vinilo al ser atacado por bacterias. Ciertos polímeros celulósicos también son susceptibles de ser atacados; por ejemplo, nitrato de celulosa y la forma expandida de acetato de celulosa, pero no acetato butirato y no propionato. (El almidón es biodegradable y se usa deliberadamente para promover la biodegradación). Los poliuretanos a base de poliéster también son susceptibles porque la mayoría de los grupos éster pueden sufrir una escisión de cadena inducida por enzimas. Los microorganismos que causan la degradación no están necesariamente unidos al polímero en sí, sino que pueden estar anclados en un material que contacta con el polímero, tal como un revestimiento de superficie o una capa adhesiva.
Los efectos visibles de los microorganismos
Los efectos visibles de los microorganismos incluyen decoloración, en particular una mancha rosada o picaduras negras. A veces puede haber un olor y puede haber cambios en las propiedades físicas del material plástico. Las manchas rosadas en el PVC y algunos de sus copolímeros, en presencia de plastificantes u otros aditivos adecuados, se atribuyen a determinadas especies de Penicillium, Streptomyces y Brevibacteria. Las manchas rosadas se han producido en los polímeros vinílicos por la acción de los actinomicetos. Los hongos pueden crecer en las superficies de los polímeros sin ningún otro efecto o pueden producir enzimas que descomponen las estructuras macromoleculares. Un ataque grave de este tipo puede resultar en microfisuras y fallas del material. Puede haber un cambio en las características eléctricas de un plástico aislante, como consecuencia de un aumento en la microfisuración, la porosidad y la capacidad de absorción de humedad. El daño causado por los roedores a los envases de plástico suele ser mecánico y no es muy fácil de contrarrestar con aditivos químicos en la formulación del plástico. Varios insectos son dañinos para los polímeros celulósicos de una manera esencialmente similar, en particular los escarabajos y las termitas.
Antiinticas
Los aditivos biocidas convencionales son eficaces contra los organismos marinos, como percebes, protozoos, algas, bacterias y hongos. Los plásticos que están expuestos a tales organismos incluyen cascos de barcos, recubrimientos epoxi en estructuras marinas y soportes de puentes, y cualquier otra estructura sumergida en el océano. Los efectos adversos del crecimiento de percebes y el fango sobre el consumo de combustible en los barcos son bien conocidos. Una preocupación importante es la necesidad de biocidas ecológicamente aceptables que, no obstante, sean funcionalmente eficaces. En su mayor parte, las pinturas antiincrustantes se han basado tradicionalmente en la química del cobre u organoestaño y se comentan adecuadamente en otro lugar, ya que no son aditivos auténticamente plásticos. Las primeras formulaciones, basadas en óxido cuproso, eran lo suficientemente eficaces, pero tenían una vida útil corta. Los compuestos de tributilestaño tenían una vida útil típica de unos 6 años, con una acción eficaz sobre los percebes a una velocidad de liberación inferior a 1 ~ g / cm2 / día. Sustancias similares (óxido de tributil estaño, Estructura IV, benzoato de tributil estaño y salicilato, por ejemplo) se utilizan como biocidas industriales en plásticos y pinturas. Los plásticos reciclados generalmente necesitan una reestabilización contra la acción microbiana.
Por qué se usan biocidas en plásticos
Hay dos usos principales de biocidas o agentes antimicrobianos (BA) en plásticos comerciales. El uso tradicional ha sido proteger el polímero o sus aditivos del ataque de microorganismos. Más recientemente, un segundo uso ha encontrado su favor: es decir, su uso en materiales plásticos que pueden o no ser vulnerables a los microorganismos, con el fin de proteger al usuario contra la acumulación de bacterias indeseables u organismos similares en las superficies de plástico que deben ser higiénico, en cocinas, baños, hospitales etc. Los productos plásticos encuentran comúnmente bacterias, moho, hongos y algas durante el servicio. Afortunadamente, pocos polímeros sintéticos son atacados por ellos. Los celulósicos, los poliéster uretanos, los poliésteres de caprolactona y los polisulfuros son susceptibles, y el grupo éster en los poliésteres puede escindirse. El plástico antibacteriano es un tipo de plástico que puede inhibir o matar células indefinidas, mohos, alquidos e incluso virus que contaminan los plásticos en el medio ambiente y se mantienen limpios al inhibir la reproducción de microorganismos. Los bactericidas son aditivos que matan a las bacterias (organismos aeróbicos o anaeróbicos unicelulares) que pueden causar una variedad de problemas en los recubrimientos líquidos y las películas de recubrimiento. En la actualidad, el plástico antibacteriano se obtiene principalmente al agregar una pequeña cantidad de agentes antibacterianos a los plásticos comunes. En el uso de plásticos antibacterianos, es necesario cumplir con los requisitos necesarios de las propiedades físicas, químicas y mecánicas de los plásticos cuando se usan como materiales básicos. Mientras tanto, es necesario considerar los requisitos de la función especial del antibacteriano y los factores adicionales que resultan de él. Por lo tanto, los plásticos antibacterianos deben tener una buena apariencia mecánica, estabilidad química, buena trabajabilidad.
En términos de propiedades antibacterianas, es necesario que el plástico antibacteriano se adapte al entorno de uso y tenga propiedades antibacterianas indefinidas, de amplio espectro y a largo plazo. Dado que los plásticos antibacterianos contienen una pequeña cantidad de agentes antibacterianos, es necesario que los agentes antimicrobianos utilizados cumplan con la seguridad higiénica específica y que los requisitos de los plásticos antibacterianos indefinidos no estén definidos, sean inodoros y respetuosos con el medio ambiente.
Los aditivos antibacterianos utilizados para el plástico antibacteriano generalmente se dividen en antimicrobianos orgánicos, inorgánicos y naturales. El estudio de los métodos compuestos inorgánicos y orgánicos y su aplicación es de gran importancia para jugar con las características antibacterianas de estos dos tipos de materiales.
Se ha demostrado que los polímeros y copolímeros de VAm modificados con y-butirolactona de e-caprolactona muestran actividad biocida. El valor mínimo de concentración efectiva es la concentración de polímero más baja que puede prevenir el crecimiento bacteriano durante un período de 100 h. La acción biocida se determina mediante mediciones en un aparato Malthus .Se deja que las bacterias crezcan en un caldo de triptona soja con diferentes concentraciones de polímero biocida. Las células en crecimiento producen CO2 que queda atrapado en una solución de KOH y, por lo tanto, cambia la conductividad eléctrica de la solución de KOH. La alteración de la conductividad se mide con el aparato de Malthus. El tiempo de detección para el inicio del crecimiento se registra y evalúa. Los PVAm modificados se preparan como sigue: A una solución acuosa de PVAm, se añade e-caprolactona gota a gota en 20 min con agitación vigorosa. Posteriormente, la mezcla de reacción se calienta a 80°C durante 5 h. La e-caprolactona reacciona con algunos de los grupos amina colgantes para funcionalizar el polímero compuesto de unidades de N-vinil-6-hidroxicapramida. De la misma manera, se ha utilizado y-butirolactona para funcionalizar los grupos amina. Estos polímeros muestran una actividad biocida similar a la del PVAm puro. Se ha encontrado que en una composición de detergente para ropa, la acción combinada de una enzima oxidorreductasa y un PVAm, da como resultado un efecto antimicrobiano sinérgico. Además, se ha descrito la acción biocida del PVAm modificado con epóxidos. En este caso, los polímeros contienen unidades ß-hidroxialquil-VAm colgantes. Estos polímeros sirven también como emulsionantes para suspensiones de relleno acuosas y como inhibidores de corrosión para metales.
Aplicaciones de antimicrobianos en productos resistentes a microorganismos
Un uso diferente para los antimicrobianos es en los polímeros que son inherentemente resistentes a los microorganismos y no contienen aditivos susceptibles, pero que se usan con frecuencia en entornos conscientes de la higiene, como hospitales, baños y cocinas. Ha habido un rápido aumento en el uso de aditivos antimicrobianos en los últimos cuatro años para proteger o tranquilizar al usuario, en lugar del producto. Las aplicaciones típicas incluyen superficies de cocina y tablas de cortar, cepillos de dientes, botes de basura, filtros de aire, colchones y techos, revestimientos de paredes y pisos de comedores y hospitales. Ciertos dispositivos médicos también pueden tener protección biocida.
- Compuestos de amonio cuaternario, que interfieren con la membrana celular bacteriana; estos se utilizan muy poco en plásticos, aunque algunos se utilizan como fungicidas.
- Fenólicos y fenólicos clorados; de nuevo, estos se utilizan muy poco con plásticos. Se han utilizado como bactericidas éteres de hidroxifenilo clorados.
- Sustancias orgánicas que contienen metales. De hecho, un biocida organometálico muy utilizado es la 10,10-oxibisfenoxarsina. Uno de sus usos habituales es el PVC plastificado, que puede utilizarse para revestimientos de piscinas de jardín, tapizados, aislamiento de cables o cortinas de ducha. El biocida está disponible en forma líquida. Otro ejemplo es el cobre-bis- (8-hidroxiquinolina). Las sustancias metalorgánicas han tenido mucho éxito como componentes de pinturas antiincrustantes (ver más adelante) y los compuestos de estaño se utilizan como fungicidas y raticidas.
- Los compuestos orgánicos de azufre son principalmente antidicidas con poca aplicación en plásticos. Las triclorometiltioftalimidas se utilizan como fungicidas en PVc.
- Los compuestos heterocíclicos se utilizan en recubrimientos en lugar de plásticos moldeados. Hay biocidas poliméricos insolubles en agua, como las poliestireno hidantoínas. Algunas de estas últimas sustancias pueden volverse inactivas por agentes reductores o incluso por dosis excesivas de bacterias, pero se afirma que pueden reactivarse con hipoclorito de sodio.
- Otros biocidas, entre los muchos que se han probado, incluyen derivados de cresol, naftenatos, sales metálicas como oleato de cobre y metaborato de bario y ditiocarbamatos. Los biocidas a base de piritiona de zinc son eficaces para prevenir el moho y el crecimiento de moho.
Ingredientes activos de aditivos antimicrobianos
Muchos de los ingredientes activos de los biocidas se han utilizado en cosméticos durante muchos años y, por lo tanto, hay mucho conocimiento sobre sus efectos. Sin embargo, el manejo a gran escala de estos sustancias durante la producción de masterbatches antimicrobianos y compuestos requiere experiencia especializada. Algunos ingredientes antimicrobianos son vulnerables a la radiación UV cuando están expuestos a una exposición prolongada al aire libre. Los ejemplos de compuestos adecuados incluyen: hexahidro-1,3,5-tris (2-hidroxietil-s-triazina), piritiona de sodio, productos químicos a base de isotiazolinona, 1-(3-cloroalil)-3,5,7-tri-aza Cloruro de 1-azoniaadamantano, compuestos liberadores de formaldehído y biguanidas (polihexametilenbiguanida [PHMB]). Mezcla madre antibacteriana se puede usar simplemente con resina y muestra buenas propiedades. El ingrediente activo más utilizado para el PVC es 10,10´oxibesfenoxarsina. Hasta hace poco tenía una participación de mercado del 50%, pero el uso de compuestos de arsénico se está volviendo menos popular. Otros biocidas importantes incluyen OIT (2-n-octil-4-isotiazolin-3-ona), 2, 4, 4´-tricloro-2´-hidroxi-difeniléter, piritiona de zinc, N-butil-1,2- benzotiazolin-3-ona y N- (triclorometiltio) ftalimida, e 2,4,4´, tricloro 2´hidroxidifeniléter.
Numerosos compuestos de halógeno y zinc están disponibles, como N-triclorometiltio, ftalimida, 2,4,4´-tricloro-2´-hidroxifenil éter, borato de zinc y piritiona de zinc. El último mencionado es un biocida de amplio espectro que puede usarse en lugar del 10,10´oxibesfenoxarsina. en muchos aplicaciones. El propionato de sodio inhibe el crecimiento de moho en el pan envasado.
Algunos de los compuestos anteriores son sensibilizadores de la piel, y uno o dos (especialmente OIT) se desactivan mediante agentes reductores. El triclosán es inestable cuando se expone a la radiación UV, pero es bastante resistente a la extracción. Los compuestos a base de plata se utilizan cada vez más como biocidas. La plata actúa al reaccionar con los sitios en los que los microorganismos se unirían y reproducirían. No tiene propiedades corrosivas y no contribuye a la acumulación de resistencia bacteriana a los antibióticos. Los antimicrobianos de plata suelen ser zeolitas, pero algunos contienen zinc o cobre además de plata.
La serie de productos de integrar agente antibiótico inorgánico seguro y eficiente con la tecnología de liberación lenta única en un todo orgánico. El biocida debe migrar a la superficie para interactuar efectivamente con las especies amenazadoras. La facilidad de migración se ve afectada por la temperatura, la naturaleza del polímero (especialmente su cristalinidad) y otros aditivos en la formulación, algunos de los cuales pueden interactuar químicamente o ralentizar la migración por medios físicos. El microorganismo se adhiere a la superficie del producto con mayor tenacidad si el artículo tiene una superficie rugosa o la tensión superficial es baja.
Como resultado de la prueba, el departamento de prevención de epidemias Higiene verificar que la función restringible por bacterias como la bacteria coli, Staphylococcu blanco, estafilococo, cocos. Efectos antibacterianos pueden permanecer un periodo largo y estable. Nuestro masterbatch Antibacterial es compatible con otros aditivos.
Puede ser ampliamente aplicada a los productos de plástico que frecuentemente son tocadas por los seres humanos, como el caso del teléfono, teclado de computadora, artículos sanitarios, juguete de los niños, refrigerador forro interior, bolsas de embalaje de alimentos, accesorios de aparatos médicos, puerta de plástico y piezas de la ventana.
Ciertos aditivos no clasificados como biocidas pueden promover la resistencia a los microorganismos, aunque pueden estar destinados a algún otro propósito no relacionado con la actividad microbiana, pero su nivel de dosis puede ser insuficiente para una protección completa. Los biocidas varían en su potencia y en el tipo de organismo contra el cual son más efectivos. Algunos matan a todos los microorganismos a los que se dirigen, mientras que otros simplemente inhiben el crecimiento. Se pueden usar pruebas estándar como ISO 16869, ISO 846 y ASTM G21 para evaluar la efectividad de un aditivo fungicida, y JIS Z 2801 es una prueba bacteriostática. El procedimiento ASTM E1428 es para las manchas rosadas. Las pruebas de enterramiento del suelo se utilizan para productos que estarán en servicio prolongado bajo tierra.
Los líquidos iónicos (IL) han despertado un gran interés por sus propiedades, como estabilidad térmica, no inflamabilidad, presión de vapor insignificante, capacidad de solvatación, biocompatibilidad, baja toxicidad. Las IL basadas en sales de imidazol se han utilizado en una amplia gama de aplicaciones biológicas y para la preparación de materiales para aplicaciones biomédicas, plastificantes, agentes antimicrobianos y antiinflamatorios, etc.
En los últimos años, se han sintetizado y caracterizado líquidos iónicos basados en sales de imidazol, tales como 1-hexadecil-3-metil imidazol 1,3-dimetil 5-sulfoisoftalato, 3-octiloxi metil 1-metil imidazol hexafluorofosfato, etc. Los compuestos antimicrobianos y las películas basadas en materiales poliméricos (libres de ftalatos de PVC, SEBS, PE, PP o silicona) se han desarrollado con aditivos "verdes" como las zeolitas que contienen 10% de iones Ag + e IL basados en sales de imidazol.
Alguicida / Algicida: Agente químico utilizado para destruir algas.
Bactericida: compuesto utilizado a niveles bajos para matar bacterias.
Bacteriostato: sustancia que previene o ralentiza el crecimiento de bacterias.
Biocida: agente químico capaz de matar a los organismos responsable para la degradación microbiológica
Eficacia: el efecto del microbiocida sobre el organismo objetivo o grupo de organismos; se puede medir como porcentaje muerto frente a un
control que no contiene biocida. La eficacia se puede expresar como MIC, o concentración inhibitoria mínima, contra un organismo específico.
Fungicida: agente químico que destruye, retarda o previene crecimiento de hongos y esporas.
Fungistat: compuesto que inhibe el crecimiento de un hongo o evita la germinación de sus esporas.
Antimoho: agente químico que destruye, retarda o previene crecimiento de moho.
Espectro: se refiere al efecto que un microbiocida puede tener en más de un organismo, de modo que un biocida de amplio espectro sea efectivo contra más de un grupo de organismos objetivo.
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