Photoaktive Beschichtung zur Verhinderung bakterieller Biofilme
Eine neue Studie zielt auf die Entwicklung photoaktiver Beschichtungen auf der Grundlage von Kohlenstoff-Quantenpunkten (CQDs) und wässrigem Polyurethan (WPU) ab, die die Bildung bakterieller Biofilme verhindern können.
Die durch mikrowellenunterstützte Pyrolyse synthetisierten CQDs wiesen eine kugelförmige Morphologie mit einer durchschnittlichen Größe von 10,6 ± 3,1 nm auf, enthielten chemische Gruppen mit Sauerstoff und Stickstoff auf der peripheren Oberfläche und zeigten eine Photolumineszenz bei 460 nm und eine Quantenausbeute von 63,2 % unter Anregung bei 360 nm. Anschließend wurden CQDs während der WPU-Polymerisation zur Bildung von Nanokompositen eingearbeitet. Die WPU/CQDs-Nanokomposite zeigten im Vergleich zu reinem WPU bessere mechanische, rheologische und thermische Eigenschaften, was auf die Wechselwirkung der Nanopartikel mit der Polymermatrix zurückzuführen ist. Die Nanokomposite wiesen Transparenz und eine hohe Photolumineszenz auf, was die Effizienz der Polymermatrix beim Schutz der Nanopartikel vor der Photolumineszenz-Löschung im festen Zustand bestätigt.
Photodynamische Aktivität
Darüber hinaus erzeugt das WPU-Nanokomposit reaktive Sauerstoffspezies (ROS) nach Bestrahlung mit blauem Licht. Die Materialien zeigten nach 24 Stunden Inkubation keine Zytotoxizität für BALB/3T3-Mausfibroblasten. Nach der Beleuchtung zeigte das Nanokomposit eine photodynamische Aktivität gegen Pseudomonas aeruginosa (Gram-negativ) und bestätigte damit sein Potenzial als photoaktive Beschichtung mit sterilisierenden Eigenschaften.
Die Studie wurde in Progress in Organic Coatings, Band 179, Juni 2023, veröffentlicht.