加拿大公司開(kāi)發(fā)專利技術(shù)生產(chǎn)抗菌鋁，抑制細(xì)菌和病毒傳播！

 

加拿大公司開(kāi)發(fā)專利技術(shù)生產(chǎn)抗菌鋁，抑制細(xì)菌和病毒傳播！

 

圖1A3Surfaces已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種針對(duì)鋁的抗菌處理方法，它可以顯著減少門(mén)把手等表面細(xì)菌或病毒感染的傳播

 

這項(xiàng)技術(shù)的研究始于Chicoutimi學(xué)院一個(gè)關(guān)于鋁轉(zhuǎn)化培訓(xùn)的課程結(jié)束項(xiàng)目，當(dāng)時(shí)MaximeDumont和JocelynLambert有了創(chuàng)造抗菌鋁的想法。在他們的研究過(guò)程中，他們發(fā)現(xiàn)在陽(yáng)極氧化的鋁上應(yīng)用現(xiàn)有的生物殺滅劑產(chǎn)品具有抗菌抑菌效果。在2013年，他們申報(bào)了這一概念的專利技術(shù)。A3Surfaces.成立于2015年，位于加拿大魁北克，由MartinLambert與聯(lián)合發(fā)明人MaximeDumont和JocelynLambert組建，旨在進(jìn)一步開(kāi)發(fā)抗菌鋁的潛力。A3Surfaces在創(chuàng)建過(guò)程中，得到了力拓區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展團(tuán)隊(duì)（RegionalEconomicDevelopmentTeam）的資金和后勤支持，力拓立即看到了這項(xiàng)技術(shù)的巨大潛力。在過(guò)去的5年里，力拓已向A3Surfaces司投資了總計(jì)25萬(wàn)加元的啟動(dòng)支持，促進(jìn)了與潛在客戶的聯(lián)系，并幫助A3Surfaces與各級(jí)政府監(jiān)管部門(mén)的協(xié)調(diào)工作。隨著時(shí)間的推移，A3Surfaces已經(jīng)完善了其殺菌劑配方，以使其更有效，并制備一種自消毒陽(yáng)極氧化的鋁。這項(xiàng)名為UmanProtek的技術(shù)，可以讓經(jīng)過(guò)這種表面處理的鋁部件實(shí)現(xiàn)自我消毒。2019年12月，該公司提交了第2份專利申請(qǐng)，要求在全球范圍內(nèi)保護(hù)該項(xiàng)技術(shù)。目前，A3Surfaces在1100平方英尺的租賃空間內(nèi)運(yùn)營(yíng)（圖2），在生產(chǎn)車(chē)間內(nèi)，分布13個(gè)生產(chǎn)單元（3英尺長(zhǎng)x1英尺寬x2英尺深）?，F(xiàn)有設(shè)備用于研究和開(kāi)發(fā)工作，同時(shí)可以完成陽(yáng)極氧化抗菌零件的現(xiàn)有合同。其中，大型鋁部件的加工，分包給外部公司去完成，該公司有8英尺x3英尺x4英尺的陽(yáng)極氧化槽。目前，公司正在建造一個(gè)15英尺的長(zhǎng)槽生產(chǎn)裝置。A3Surfaces的部分商業(yè)模式，通過(guò)商業(yè)許可進(jìn)行，因?yàn)殛?yáng)極氧化市場(chǎng)與用戶直接掛鉤。

 

加拿大公司開(kāi)發(fā)專利技術(shù)生產(chǎn)抗菌鋁，抑制細(xì)菌和病毒傳播！

 

圖2A3Surfaces生產(chǎn)示范線（旁站立者為A3Surfaces總裁MartinLambert）

 

UmanProtek是一種先進(jìn)的處理技術(shù)，它將鋁的陽(yáng)極氧化過(guò)程與生物化學(xué)相結(jié)合。從本質(zhì)上講，使該技術(shù)成為可能的滅殺生物劑化學(xué)釋放過(guò)程，受物理化學(xué)范德華力和菲克擴(kuò)散定律制約。范德華力是一種在納米環(huán)境中很活躍的弱力，能使生物殺滅劑保留在孔隙中。菲克定律控制著生物殺滅劑在氧化的鋁基體表面的擴(kuò)散。

 

選擇正確、無(wú)毒、能自我消毒的殺菌劑，是開(kāi)發(fā)人類防護(hù)技術(shù)的重要組成部分。生物殺滅劑必須滿足幾個(gè)方面的考慮，如分子大小、擴(kuò)散速率和化學(xué)穩(wěn)定性。此外，如果殺菌劑顯著影響生物群（人們皮膚上的友好自然菌群），它會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生有害的抵抗力。另外，這種藥劑還需要無(wú)毒，不會(huì)對(duì)抗生素產(chǎn)生耐藥性。

 

A3Surfaces技術(shù)副總裁Jean-LucBernier說(shuō)：“我們測(cè)試了大量生物殺滅劑，發(fā)現(xiàn)季銨鹽化合物（QAC）和銀是滅活革蘭氏陽(yáng)性菌、革蘭氏陰性菌和病毒的組合。銀可以起到預(yù)防作用，因?yàn)樗亩拘圆蛔阋詺⑺牢⑸铮珡?qiáng)度足以避免微生物的復(fù)制。在醫(yī)療機(jī)構(gòu)，QAC和銀已經(jīng)應(yīng)用多年，并得到了衛(wèi)生當(dāng)局的批準(zhǔn)。”

 

UmanProtek工藝分4個(gè)階段進(jìn)行：表面處理、陽(yáng)極氧化、抗菌物質(zhì)浸漬和密封。表面處理階段包括清潔和剝離基材，以獲得具有小缺陷的均勻表面。

 

陽(yáng)極氧化類型II和III是該過(guò)程中至關(guān)重要的第2步，因?yàn)樗鼈冃纬裳趸X納米儲(chǔ)層的蜂窩狀結(jié)構(gòu)并控制其孔徑大小。硬質(zhì)陽(yáng)極氧化（洛氏硬度約50）必須根據(jù)軍用（MIL）規(guī)范進(jìn)行監(jiān)控。大多數(shù)問(wèn)題，是由于質(zhì)量無(wú)法保證而發(fā)生的。例如，如果陽(yáng)極氧化工在清洗步驟中不使用去離子水，水的硬度將導(dǎo)致斑點(diǎn)，從而產(chǎn)生不可接受的視覺(jué)外觀。

 

由于一些合金元素，如硅、鐵等，不利于獲得均勻的光潔度，并非所有鋁等級(jí)都適合獲得尺寸和長(zhǎng)徑比合適的納米孔。因此，優(yōu)選1000、3000、5000和6000系列合金，并通過(guò)裝飾性和建筑飾面處理以制備均勻的納米孔產(chǎn)品。

 

第3階段是將抗菌物質(zhì)浸漬到鋁表面的納米孔中。在雜貨店里出售的抗菌濕巾中，QAC是一種多用的抗菌物質(zhì)。在這一步驟中，必須監(jiān)測(cè)生物殺滅劑的濃度和污染情況。。

 

封閉是納米孔閉合的一個(gè)階段。采用專利技術(shù)監(jiān)測(cè)密封工序。

 

經(jīng)驗(yàn)證，UmanProtek可以顯著降低通過(guò)交叉污染傳播微生物感染的風(fēng)險(xiǎn)，使鋁部件能夠自我消毒。Sherbrooke大學(xué)的NathalieFaucheux博士和LouisCharlesFortier博士進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)A3Surfaces處理的產(chǎn)品，可以在5分鐘或更短時(shí)間內(nèi)殺死99.9%的細(xì)菌（金黃色葡萄球菌，是皮膚感染、呼吸道感染和食物中毒的常見(jiàn)病菌）（圖3）。此外，McGill大學(xué)的NathalieTufenkji教授進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明，接觸A3Surfaces技術(shù)的材料，在5秒鐘之內(nèi)，受污染手上的細(xì)菌負(fù)荷（金黃色葡萄球菌）可降低80%。

 

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圖3使用光度計(jì)進(jìn)行測(cè)試，以檢查處理過(guò)的鋁表面的細(xì)菌清除情況。在未經(jīng)處理的表面（A）上可見(jiàn)幾百個(gè)菌落形成單位，而在經(jīng)抗菌處理的表面（b）上沒(méi)有檢測(cè)到。

 

研究還表明，通過(guò)硬質(zhì)陽(yáng)極氧化和QAC劑處理得到的抗菌鋁，使用壽命延長(zhǎng)，且具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性。例如，10年前在實(shí)驗(yàn)室里制備的一個(gè)樣本仍然顯示出抗菌效果的有效性。

 

此外，加拿大國(guó)家研究委員會(huì)（NRC）鋁技術(shù)中心（ATC）采用標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)院清潔劑測(cè)量產(chǎn)品的磨損情況。在測(cè)試中，ATC使用加德納磨損測(cè)試儀，用家用海綿在UmanProtek處理過(guò)的表面上進(jìn)行200次來(lái)回測(cè)試，測(cè)試產(chǎn)品有3種：漂白液（0.5%活性氯）、Vert-to-Go消毒液（1升水為7毫升）和不銹鋼清潔劑（未稀釋）。結(jié)果表明，被測(cè)的鋁產(chǎn)品表面保持了其抗菌性能。

 

此外，A3S在一個(gè)公共圖書(shū)館安裝了一塊推門(mén)板，在該圖書(shū)館內(nèi)，每周有4000人使用推門(mén)板。30個(gè)月后，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的生物抗菌性與初期相當(dāng)。根據(jù)這些測(cè)試，A3Surfaces估計(jì)抗菌處理后的鋁產(chǎn)品的預(yù)期壽命為20年。

 

目前，來(lái)自A3Surfaces的UmanProtek產(chǎn)品數(shù)量有限。該產(chǎn)品可以在美國(guó)境內(nèi)銷(xiāo)售，豁免范圍包括使用EPA/FDA批準(zhǔn)的生物殺滅劑處理的鋁產(chǎn)品。對(duì)于在加拿大的銷(xiāo)售，該公司正在等待加拿大衛(wèi)生部的批準(zhǔn)，項(xiàng)目進(jìn)展順利。

 

大面積的表面材料（如墻壁或桌面），必須用鋁擠壓板制造，相比連續(xù)薄板卷陽(yáng)極氧化而言，采用擠壓板是不經(jīng)濟(jì)的。A3Surfaces公司正在與板卷陽(yáng)極氧化生產(chǎn)商進(jìn)行磋商，以拓展更廣泛的應(yīng)用范圍。

 

A3Surfaces正在與Chicoutimi大學(xué)醫(yī)院和魁北克政府合作，進(jìn)一步證明該技術(shù)在醫(yī)院環(huán)境中的有效性（圖4）。有效性檢驗(yàn)按如下方式進(jìn)行：使用由獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室監(jiān)控的2個(gè)房間，一個(gè)房間為標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)院房間，其中配備典型的使用設(shè)備；另一個(gè)房間被改造，并用A3Surfaces的生物殺滅鋁部件（包括門(mén)把手、墻壁、托盤(pán)等）進(jìn)行翻新。每周對(duì)上述2個(gè)房間進(jìn)行取樣，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較，同時(shí)對(duì)表面進(jìn)行測(cè)試，以證明減少了交叉污染。在此期間，由于一些原因（部分原因與新冠疫情爆發(fā)有關(guān)），實(shí)驗(yàn)被暫時(shí)停止，不過(guò)，目前疫情有所減緩，對(duì)比實(shí)驗(yàn)將繼續(xù)進(jìn)行。

 

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圖4該項(xiàng)技術(shù)正在一家醫(yī)院進(jìn)行測(cè)試，以驗(yàn)證其抗菌能力力拓將在抗菌鋁技術(shù)的整個(gè)試驗(yàn)階段繼續(xù)提供資金和后援支持。2020年，力拓將專注于幫助A3Surfaces開(kāi)發(fā)其商業(yè)模式和計(jì)劃，同時(shí)協(xié)同開(kāi)發(fā)市場(chǎng)。魁北克省區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展部（RegionalEconomicDevelopmentQuebec）主任EmmanuelBergeron說(shuō)：“A3Surfaces在魁北克進(jìn)行的此類創(chuàng)新，有可能成為抗擊流行病和感染的主要手段。在日常生活中，該技術(shù)應(yīng)用廣，我們很高興看到社會(huì)對(duì)抗菌鋁的興趣與日俱增。”