Antimicrobiële coatings: kansrijk, mits zorgvuldig toegepast

Otto van den Berg - Van den Berg Chemical

De rol van oppervlakken in de overdracht van (corona)virusdeeltjes is niet te onderschatten en oppervlaktebehandeling van de betrokken oppervlakken kan een rol spelen bij de bestrijding van indirecte virusoverdracht. Maar waar moet je dan op letten?

Door de coronacrisis is veel interesse ontstaan in antimicrobiële coatings, ter voorkoming van virusoverdracht van mens op mens via indirect contact, zoals door hoesten van een besmet persoon. Bij hoesten worden met virus beladen druppeltjes in de lucht gebracht, die zich kunnen afzetten op oppervlakken die door mensen worden aangeraakt. Wanneer zij vervolgens hun ogen, neus of mond aanraken, kan het virus binnen een zekere tijdspanne effectief worden overgedragen.

VIRUSSEN, BACTERIËN EN SCHIMMELS
Een virus is in principe géén levend wezen, maar een slim verpakt stukje erfelijk materiaal dat de celmachinerie van zijn gastheer kaapt, om zichzelf zo te kopiëren. Nadat de besmette cellen een groot aantal nieuwe virusdeeltjes hebben aangemaakt, gaan ze dood en ontstaat er schade aan de weefsels. Gelukkig weet het menselijk afweersysteem meestal goed af te rekenen met zowel de virusdeeltjes als met de besmette cellen, waardoor virussen meestal slechts leiden tot een ziekte van voorbijgaande aard. Maar als een virus het afweersysteem om de tuin weet te leiden of massaal weet te besmetten – zoals bij ouderen of mensen met een zwakke gezondheid – kunnen de gevolgen soms fataal zijn. Ziekteverwekkende bacteriën en schimmels daarentegen zijn wél levende wezens met een eigen stofwisseling. Het zal dus niet verbazen dat voor deze microorganismen vaak andere antimicrobiële oppervlaktebehandelingen nodig zijn dan voor bescherming tegen virussen. Oftewel, een antibacteriële coating is niet persé een antivirale coating en vice versa.

Park

ZON BELEMMERT VERSPREIDING VIRUS
De afgelopen anderhalve maand gingen we steeds vaker naar buiten om te genieten van het mooie weer met veel zon. In de coronatijd snijdt het mes hier aan twee kanten: buiten zijn is goed voor onze lichamelijke en mentale gezondheid, maar virusdeeltjes houden juist helemaal niet van blootstelling aan de zon. Sterker nog: UV-straling doodt virussen uiterst efficiënt. Dus de zon belemmert de verspreiding van het virus via oppervlakken buitenshuis.

MOGELIJKHEDEN
Er is een aantal commercieel beschikbare coatingmaterialen/additieven verkrijgbaar met een antivirale werking. De meeste kunnen worden gerangschikt in de volgende categorieën:

  1. Metalen/metaalzouten
  2. Quaternaire ammoniumzouten met een lange alkyl-substituent
  3. Slimme oppervlaktefunctionaliteiten die het membraan/viruskapsel kapotmaken

Veel koperlegeringen hebben een uiterst effectief antiviraal oppervlak.1) De actieve component in op koper gebaseerde antivirale oppervlakken is Cu2+. Dit ion kan de driedimensionale structuur van eiwitten veranderen, zodat deze hun reguliere functie niet meer kunnen vervullen. Met als uiteindelijk resultaat dat de virusdeeltjes inactief worden. Daarnaast genereren complexe koperionen zogeheten radicalen, die eveneens tot virusinactivatie kunnen leiden. Ook katalyseert koper peroxidatie van membraanlipiden, die daarmee hun functie verliezen, wat eveneens leidt tot virusinactivatie. Een ander veel gebruikt antiviraal is zilver, meestal in de vorm van een materiaal dat zilverionen bevat. Zilverionen binden aan membranen en maken deze stuk, waardoor virussen doodgaan. Een groot voordeel van zilver en zilverionen is de lage toxiciteit voor de mens. Niet voor niets dronken koningen en andere hooggeplaatste personen in de Middeleeuwen vaak uit zilveren bekers; ook toen al was de antivirale werking van zilver bekend. Goud bijvoorbeeld heeft die werking niet.

Winkelwagens

CORONAVIRUS KÁN DAGENLANG ‘OVERLEVEN’ OP PLASTIC EN ROESTVAST STAAL
Uit Amerikaans onderzoek blijkt dat het coronavirus onder ideale omstandigheden tot wel 72 uur intact blijft op oppervlakken van plastic en roestvast staal. In heel kleine druppeltjes in de lucht, zogeheten aerosolen, kan het een paar uur ‘overleven’. Hiermee is aangetoond dat het coronavirus zich via de lucht én via oppervlakken verspreidt. De onderzoekers van het National Institute of Allergy and Infectious Disease stelden vast hoe lang deeltjes van het virus in het laboratorium overleven in aerosolen en op oppervlakken van plastic, rvs, koper en karton. ‘Overleven’ betekent hier dat het virus nog in staat is zich in cellen te vermenigvuldigen. Hoelang het virus precies overleeft op bijvoorbeeld winkelwagentjes, deurklinken en lichtknopjes is op basis van dit onderzoek niet te zeggen, omdat in het laboratoriumonderzoek de omstandigheden voor het virus ‘ideaal’ waren. Buiten het laboratorium wordt de overlevingsduur van het virus verkort door bijvoorbeeld een hogere temperatuur, een lagere luchtvochtigheid of meer wind. Ondanks de overlevingsduur van het virus op oppervlakken, verloopt de belangrijkste besmettingsroute nog altijd via de lucht. Of het huidige coronavirus langer op oppervlakken overleeft dan andere virussen is op basis van dit onderzoek niet te zeggen.

SILAAN TOEPASSEN
Categorie twee, eenvoudige quaternaire ammoniumzouten voor oppervlaktebehandeling worden uitsluitend gebruikt als oppervlakdesinfectie. Denk hierbij ook aan desinfectiematten in de landen tuinbouw. Echter, door dergelijke materialen met een silaan te verrijken, is het mogelijk om zowel harde materialen, zoals glas, steen en metaal, als een zacht materiaal zoals textiel, te voorzien van een antivirale coating. Een voorbeeld hiervan is Dimethyloctadecyl[3-(trimethoxysilyl) propyl]ammoniumchloride, CAS# 27668-52-6. Quaternaire ammoniumzouten en oppervlakken die hiermee zijn bedekt, verstoren membranen en maken deze lek, waardoor virusdeeltjes het loodje leggen.

Ten slotte kun je een oppervlak voorzien van een nano-gestructureerd oppervlak dat een interactie heeft met het viruskapsel. Zo is bijvoorbeeld een commercieel product beschikbaar dat op deze wijze virussen deactiveert.2) Van den Berg Chemical maakt een product dat tot deze laatste categorie behoort. Het gaat daarbij om een volledig natuurlijk product, met een grote affiniteit voor viruskapsels en de oppervlakte-eiwitten die aanwezig zijn op het kapsel. Het materiaal zorgt voor een volledige verankering en immobilisatie en daarmee inactivatie van de virusdeeltjes. Hierbij moet wel worden opgemerkt dat dit materiaal niet is geregistreerd als ‘antimicrobieel’. Daarom mogen er geen claims worden gemaakt over de biocidewerking. Dat zal veranderen wanneer de registratie in Europa daadwerkelijk tot stand is gekomen, maar dit vereist een tijdrovende en dure procedure. Tot die tijd is toepassing van dit materiaal toegestaan, echter zonder op de trom te roffelen over de antivirale werking.

1) J.O. Noyce, H. Michels & C.W. Keevil (2007). Inactivation of influenza. A virus on copper versus stainless steel surfaces. APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, 2748–2750.
2) (sd). Opgehaald van https://environcleanmemphis.com/biozone-antimicrobial-surface-treatment/ 

Reacties