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Mittwoch, 28. Oktober 2020
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Wissenschaft & Technik, Anwendungsbereiche

Hocheffiziente und stabile antimikrobielle Oberflächen

Donnerstag, 01. Oktober 2020

Wissenschaftler beschreiben einen Biozid-Mechanismus, der auf zinkoxidreduzierten photokatalytischen Graphenoxidbeschichtungen basiert.

Die ZnO-rGO-Beschichtungen wiesen eine hohe Aktivität gegen das grampositive Bakterium Staphylococcus aureus auf. Bildquelle: branislavp - stock.adobe.com (Symbolbild).
Die ZnO-rGO-Beschichtungen wiesen eine hohe Aktivität gegen das grampositive Bakterium Staphylococcus aureus auf. Bildquelle: branislavp - stock.ad...

Mit zinkoxidreduzierten Graphenoxid-Nanokompositen (ZnO-rGO) wurden hocheffiziente photoaktive antimikrobielle Beschichtungen erzielt. Ihre bemerkenswerte antibakterielle Aktivität und hohe Stabilität belegen ihre potenzielle Verwendung für photoaktive Biozid-Oberflächen.

Die ZnO-rGO-Nanokomposite wurden mit der Sol-Gel-Technik hergestellt, um durch Schleuderbeschichtung photokatalytische Oberflächen zu erzeugen. Die Beschichtungen wurden eingehend charakterisiert, und es wurden mehrere Tests durchgeführt, um die antibakteriellen Mechanismen zu bewerten. rGO wurde homogen als dünne, mit ZnO-Nanopartikeln beschichtete Schichten verteilt. Die Oberflächenrauhigkeit und die Hydrophobie nahmen mit der Einarbeitung von Graphen zu.

Antibakterielle Wirkung

Die ZnO-rGO-Beschichtungen wiesen eine hohe Aktivität gegen das grampositive Bakterium Staphylococcus aureus auf. Die 1 Gew.-% rGO-beschichteten Oberflächen zeigten die höchste antibakterielle Wirkung in nur wenigen Minuten der Beleuchtung mit bis zu 5-log-Reduktion der koloniebildenden Einheiten, die im Wesentlichen frei von bakterieller Besiedlung und Biofilmbildung blieben.

Die Wissenschaftler wiesen nach, dass diese Beschichtungen die bakteriellen Zellen aufgrund von Zellmembranschäden und intrazellulärem oxidativen Stress, die durch die photogenerierten reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) erzeugt werden, beeinträchtigen.  Die Verbesserung der photokatalytischen Leistung von ZnO bei der Aufnahme von rGO ist auf die vermehrt nachgewiesene Erzeugung von Hydroxylradikalen zurückzuführen, die auf die Reduzierung der Elektron-Loch-Paar-Rekombination zurückzuführen ist. Dieser enge Kontakt zwischen beiden Komponenten führte auch zu einer Stabilität gegen Zinkauslaugung und verbesserte die Beschichtungshaftung.

Die Studie wurde veröffentlicht in Journal of Materials Chemistry B, Issue 36, 2020.

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