Hopeaa sisältävien pintojen antimikrobisuuden tutkiminen fluoresenssimikroskopialla

Abstract

Antimikrobisia pintoja käytetään torjumaan mikrobiperäisiä infektioita ja niiden leviämistä esimerkiksi sairaaloissa, hoitolaitoksissa ja muissa julkisissa tiloissa. Antimikrobisilla pinnoilla on iso merkitys antibioottiresistenttien bakteerikantojen leviämisen ehkäisyssä. Antibioottiresistentit bakteerikannat aiheuttavat huomattavia sairaanhoitokuluja yhteiskunnalle vuosittain.

Opinnäytetyössä tutkittiin fluoresenssimikroskopialla Isku Interior Oy:n ja Teknos Oy:n valmistamien antimikrobisten pinnoitteiden kykyä tappaa bakteerisoluja. Staphylococcus aureus -bakteerit värjättiin fluoresenssimikroskopiaan tarkoitetulla LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability -värjäyskitillä ja niiden annettiin olla vuorovaikutuksessa antimikrobisen pinnan kanssa. Vaikutusajan jälkeen eläviä ja kuolleita soluja tarkasteltiin fluoresenssimikroskopialla. Eri antimikrobisten pintamateriaalien tuloksista tehtiin kuvasarjoja ajan funktiona, millä havainnollistettiin pinnoitteiden tehokkuutta S. aureus bakteeria vastaan.

Lakka- ja jauhemaalipinnoitteiden antimikrobisuus perustuu hopeaionien käyttöön materiaalissa. Hopean on todettu olevan toksinen mikrobeille sen ionimuodossaan, jolloin hopealla on huomattavasti enemmän antimikrobisia ominaisuuksia, kuin esimerkiksi antibiooteilla. Hopea suurina pitoisuuksina on myrkyllistä ihmiselle, sekä ympäristölle, jonka vuoksi työssä tutkittiin myös hopean vapautumista antimikrobisista pinnoitteista. Tuloksia verrattiin vuonna 2020 tehtyyn IHMEC -hankkeen tuloksiin ja EU:n säätämään raja-arvoon 10 mg/dm2 elintarvikkeiden kanssa kosketuksiin joutuville muovimateriaaleille ja tarvikkeille.

Antimikrobisten pinnoitteiden tehokkuusmäärityksen tulokset olivat linjassa aiemmin BioCote Limited -yrityksen tekemän ”86 % reduction in bacteria in just 15 minutes” -tutkimuksen kanssa. Opinnäytetyössä tutkitut pinnoitteet tappoivat 80 % bakteereista 15 minuuttia kestävällä vaikutusajalla ja 90 % bakteereista oli eliminoitu tunnissa. Bakteerikuolemaa pystyttiin havaita jo heti kontaktin jälkeen antimikrobisten pintojen kanssa. Hopean migraatiotutkimuksen tulokset vastasivat aiemmin tehdyn IHMEC -hankkeessa olevan tutkimuksen tuloksia kyseisille antimikrobisille pintamateriaaleille. Liuennut hopeakonsentraatio jäi myös huomattavasti alle EU:n säätämän raja-arvon.

Antimicrobial surfaces are used to prevent microbial infections and their spreading, for example, in hospitals, health care facilities and other public places. Antimicrobial surfaces play an important role in preventing the spread of antibiotic-resistant bacterial strains. Antibiotic-resistant bacterial strains cause significant medical costs to society every year.

In this study, the ability of antimicrobial coatings manufactured by Isku Interior Oy and Teknos Oy to kill bacterial cells was investigated by fluorescence microscopy. Staphylococcus aureus bacteria were stained with a LIVE / DEAD BacLight Bacterial Viability staining kit for fluorescence microscopy and it was allowed to interact with the antimicrobial surface. After the exposure time, living and dead cells were examined with fluorescence microscope. The results of different antimicrobial surface materials were plotted as a function of time to illustrate the efficacy of the coatings against S. aureus.

The antimicrobial ability of varnish and powderpainted coatings is based on the use of silver ions in the material. Silver has been found to be toxic to microbes in its ionic form, giving silver significantly more antimicrobial properties than for example antibiotics. Silver in high concentrations is toxic to humans and the environment, which is why the release of silver from antimicrobial coatings was also studied. The results were compared with the earlier made project by IHMEC in 2020 and to the EU limit value of 10 mg/dm2 on plastic materials and articles intended to come into contact with food.

The results of the efficacy assay for antimicrobial coatings were consistent with the “86% reduction in Bacteria in just 15 minutes” study previously conducted by BioCote Limited. The coatings studied in the thesis work killed 80% of the bacteria within 15 minutes from contact and 90% of the bacteria had been eliminated within an hour. Bacterial death can be observed immediately after contact with antimicrobial surfaces. The results of the silver migration study were in line with the results of the previous study in the IHMEC project for the same antimicrobial surface materials. The dissolved silver concentration was also well below the EU regulation limit.