USDA-Forscher entwickeln natürliche, waschbare antimikrobielle Reinigungstücher: USDA ARS

Apr 14, 2024

Kontakt: Jessica Ryan E-Mail: [email protected]

NEW ORLEANS, 11. April 2023 — Die meisten antimikrobiellen Tücher, die überwiegend aus synthetischen Fasern wie Polyester und Polypropylen bestehen, werden nach einmaligem Gebrauch entsorgt und landen auf Mülldeponien, wo sie Hunderte von Jahren verbleiben und zu einer Quelle der Umweltverschmutzung durch Mikroplastikfasern werden können. Doch Forscher des Agricultural Research Service (ARS) des US-Landwirtschaftsministeriums (USDA) haben kürzlich nachhaltige, maschinenwaschbare antimikrobielle Tücher entwickelt, die mindestens 30 Mal zur Reinigung harter und nicht poröser Oberflächen verwendet werden können.

Aufgrund des wachsenden Bewusstseins für den persönlichen Gesundheitsschutz ist ein bemerkenswerter Anstieg der Verwendung antimikrobieller Tücher zu verzeichnen. Laut dem Bericht „Antimicrobial Wipes Market Outlook“ wird der weltweite Markt für antimikrobielle Tücher bis 2030 schätzungsweise 21,6 Milliarden US-Dollar erreichen.

ARS-Forscher entwickelten antimikrobielle Tücher unter Verwendung von Rohbaumwollfasern, die in Gegenwart eines Silbervorläufers auf natürliche Weise Silbernanopartikel im Inneren der Faser produzierten. Diese eingebetteten Silbernanopartikel können dann Silberionen freisetzen, die als antibakterielle Wirkstoffe wirken und schädliche Bakterien abtöten.

Von links nach rechts: Die ARS-Forscher Sunghyun Nam, Matthew Hillyer und Pablo Salame verwenden das Nadelstanzverfahren, um waschbare antimikrobielle Baumwolltücher in der Vlies-Pilotanlage des ARS Southern Regional Research Center in New Orleans herzustellen. (Foto von Crista Madison)

„Silbernanopartikel sind eines der beliebtesten antimikrobiellen Mittel, die zur Herstellung von geruchshemmenden, antiinfektiösen Textilprodukten und anderen Produkten für die persönliche Gesundheit verwendet werden“, sagte Sunghyun Nam, Forschungsingenieur an der Cotton Chemistry and Utilization Research Unit der ARS in New Orleans.

Laut Nam können Menschen Oberflächen reinigen, indem sie die antimikrobiellen Tücher mit Leitungswasser befeuchten und dann die Oberflächen abwischen. In ihrer Forschung fanden Wissenschaftler heraus, dass die Tücher 99,9 % der schädlichen Bakterien S. aureus und P. aeruginosa auf Oberflächen abtöteten.

Die Technologie hinter dieser Forschung ist in mehrfacher Hinsicht vorteilhaft. Es entfällt die herkömmliche Vorbehandlung der Rohbaumwollfasern (wie Entfetten und Bleichen), die eine Menge Chemikalien und Energie verbraucht. Außer einem Silbervorläufer sind keine chemischen Mittel erforderlich.

Eine Transmissionselektronenmikroskopaufnahme des Querschnitts der behandelten Rohbaumwollfaser: Es wurden Silbernanopartikel erzeugt und in die primäre Zellwand der Rohbaumwollfaser eingebettet. (Foto von Sunghyun Nam)

Außerdem wandelt es Baumwollfasern selbst in antimikrobielle Wirkstoffe um, anstatt als Träger antimikrobieller Wirkstoffe zu fungieren, was sie wiederverwendbar macht. Die antimikrobiellen Tücher bestehen aus natürlichen Baumwollfasern und nicht aus herkömmlichen synthetischen Fasern auf Erdölbasis.

Um die Tücher wiederzuverwenden, können sie einfach in der Wäsche gewaschen werden.

„Wir haben außerdem herausgefunden, dass die Tücher Krankheitserreger immer noch erfolgreich abtöten – selbst nachdem sie 30 Mal in der Wäsche gewaschen wurden“, sagte Nam. „Die Tücher regenerieren ihre antimikrobielle Oberfläche jedes Mal, wenn sie nass oder gewaschen werden, da die eingebetteten Nanopartikel als Reservoir für Silberionen fungieren.“

Nam sagte, dass ein weiterer wichtiger Vorteil der Einbettungstechnologie darin besteht, die negativen Umweltauswirkungen im Zusammenhang mit der Auswaschung von Nanopartikeln zu minimieren.

Von links nach rechts: Die ARS-Forscher Matthew Hillyer, Doug Hinchliffe, Pablo Salame und Sunghyun Nam nutzen das Wasserstrahlverfahren, um waschbare antimikrobielle Baumwolltücher in der Vlies-Pilotanlage des ARS Southern Regional Research Center in New Orleans herzustellen. (Foto von Crista Madison)

„Diese Tücher sind so konzipiert, dass sie im Laufe der gesamten Nutzungsdauer allmählich geringe Mengen an Silberionen aus den in der Baumwollfaser eingebetteten Nanopartikeln abgeben und die Nanopartikel abbauen“, sagte Nam.

Durch die Entwicklung wiederverwendbarer und waschbarer antimikrobieller Tücher wollen Nam und ihre Kollegen nachhaltige Alternativen finden, um die Umweltverschmutzung durch die Entsorgung antimikrobieller Einwegtücher zu reduzieren.

Weitere Einzelheiten zur Studie und der Technologie hinter den antimikrobiellen Tüchern werden in der Zeitschrift Molecules veröffentlicht.

Der Agricultural Research Service ist die wichtigste wissenschaftliche interne Forschungsagentur des US-Landwirtschaftsministeriums. Täglich konzentriert sich ARS auf Lösungen für landwirtschaftliche Probleme, die Amerika betreffen. Jeder Dollar, der in die US-Agrarforschung investiert wird, hat einen wirtschaftlichen Nutzen von 20 US-Dollar zur Folge.