A ascensão iminente de materiais antibacterianos e antimicrobianos

O surgimento de novos agentes infecciosos tornou-se uma preocupação significativa – agora mais do que nunca, enquanto o mundo enfrenta consequências econômicas e de saúde trazidas por uma pandemia global. O desenvolvimento e uso de materiais antimicrobianos só devem aumentar à medida que empregamos medidas mais rigorosas no controle de nosso ambiente e na prevenção de futuros surtos .

Impulsionada pela crescente conscientização sobre segurança e manutenção da saúde, a indústria global de revestimentos antimicrobianos prevê um aumento acentuado da demanda , conforme relatado pelo Global Market Insights.

O mercado de materiais e revestimentos antibacterianos foi avaliado em mais de US$ 3 bilhões em 2017. Espera-se que registre uma taxa de crescimento anual composta de cerca de 12,5% em relação a 2018-2024 , atingindo US$ 7 bilhões até o final de 2024.


Espera-se que o desenvolvimento e o uso de materiais antimicrobianos aumentem à medida que empregamos medidas mais rigorosas no controle de nosso meio ambiente e na prevenção de futuros surtos.

Os agentes infecciosos geralmente são disseminados por gotículas no ar produzido por espirrar ou tossir . Esses fluidos corporais podem se depositar em superfícies , e a transmissão de pessoa para pessoa é possível se um indivíduo tocar essas gotículas respiratórias.

Em um estudo conduzido por Neely e Maley, patógenos como Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA) e enterococos resistentes à vancomicina foram encontrados sobrevivendo por um dia em materiais usados ​​em hospitais .


Os vírus geralmente permanecem ativos por mais tempo em aço inoxidável, plástico e superfícies duras semelhantes do que em tecidos e outras superfícies macias.

Alguns micróbios chegaram a viver por mais de 90 dias . Esses microrganismos são endêmicos em unidades de terapia intensiva (UTI) e estão associados a uma maior probabilidade de adoecimento e morte. Desinfetantes, como peróxido de hidrogênio , não são ideais devido ao seu efeito residual limitado e questões de toxicidade ambiental.

Essa estrutura atual exige uma necessidade de explorar materiais que possam fornecer atividade antimicrobiana , reduzindo assim a ocorrência de possíveis surtos.

O material antibacteriano ideal

Materiais antibacterianos contêm agentes antimicrobianos que são capazes de inibir ou matar micróbios em sua superfície ou em seu entorno. Eles podem ser polímeros antimicrobianos, plásticos antibacterianos, nanomateriais antimicrobianos ou cerâmicas antimicrobianas .

Um material antimicrobiano ideal apresenta as seguintes características:

• seguro de usar;
• barato e fácil de sintetizar;
• abrange uma ampla gama de atividades antimicrobianas;
• altamente estável por longos períodos;
• insolúvel em água (se usado na desinfecção da água);
• não suscetível à decomposição;
• não deve liberar produtos tóxicos.

Tipos de materiais e revestimentos antimicrobianos

1. Polímeros antimicrobianos

As propriedades macromoleculares versáteis de um polímero torná-lo uma opção favorável contra a contaminação microbiana, particularmente no campo biomédico . Também conhecidos como biocidas poliméricos, os polímeros antimicrobianos podem inibir o crescimento de microrganismos causadores de doenças.

Princípios gerais de superfícies antimicrobianas [1].

Materiais que exibem ação antimicrobiana sem refinamentos e possuem propriedades inerentes de auto-higienização são chamados de materiais antimicrobianos intrínsecos . Polímeros naturais, polímeros com grupos guanidina, polímeros contendo átomos de nitrogênio quaternário, polímeros contendo halogênios e polímeros que mimetizam peptídeos naturais são alguns dos muitos materiais poliméricos com atividade antimicrobiana intrínseca.

Algunspolímeros naturais incluem quitosana, heparina e e-polilisina . Materiais à base de quitosana são vistos com potencial promissor devido à sua biodegradabilidade, não toxicidade, biocompatibilidade e atividade antimicrobiana.


As embalagens de alimentos antimicrobianos poliméricos estão ganhando força à medida que as empresas mudam para embalagens antibacterianas para um produto mais seguro e maior vida útil.

A transmissão de atividade antimicrobiana aos polímeros também é possível por meio de modificações químicas . Algumas modificações incluem a incorporação covalente de antimicrobianos de baixo peso molecular, acoplamento de peptídeos antimicrobianos e enxerto de polímeros naturais em polímeros sintéticos.

Embalagens de alimentos antimicrobianos poliméricos está fazendo sua ronda à medida que as empresas mudam para embalagens antibacterianas para um produto mais seguro e maior vida útil .

Outras aplicações de polímeros antimicrobianos podem ser encontradas na remediação de moldes, revestimentos em pó e na indústria da construção.

2. Plásticos antibacterianos

a) Plásticos antimicrobianos

Um plástico antimicrobiano é um material polimérico sintético contendo aditivos antimicrobianos, que o tornam eficaz contra o crescimento microbiano . Apresenta propriedades antibacterianas, interrompendo a comunicação célula a célula através da formação de superfícies antiaderentes, matando assim as bactérias.


Plásticos antimicrobianos em filtros de água comerciais.

Plásticos antimicrobianos em uso comercial, como cadeiras altas, filtros de água e recipientes para armazenamento de alimentos são mais duráveis ​​do que os plásticos sem ingredientes ativos antimicrobianos. Os aditivos misturados em polímeros termoplásticos e termofixos trabalham para minimizar a presença de microorganismos que fazem com que o plástico se degrade mais rapidamente, estendendo ainda mais a vida útil de um plástico . Alguns materiais plásticos compatíveis incluem polipropileno (PP), policarbonato (PC), poliestireno (PS) e polietileno (PE/LDPE).

b) Bioplásticos antimicrobianos

Albumina, soja e proteína de soro de leite servir como matéria-prima favorável para a fabricação de bioplásticos. Plásticos à base de albumina impedem o crescimento de E. coli e bacillus subtilis em sua superfície , enquanto as imunoglobulinas e os glicomacropeptídeos encontrados na proteína do soro do leite se ligam à toxina e previnem a infecção microbiana .


A CuanTec, uma empresa de biotecnologia azul escocesa, introduziu um substituto antimicrobiano e compostável doméstico para embalagens plásticas de alimentos com base no uso de quitina, o segundo biopolímero natural mais abundante do mundo. A empresa extrai essa quitina dos resíduos dos processadores de alimentos da indústria de mariscos (cascas, cabeças, garras, caudas – as partes que as pessoas não comem) e a converte em quitosana.

Existem também métodos de teste disponível para determinar se os plásticos de albumina ou soro de leite podem ser usados ​​em sistemas de saúde, como em embalagens de produtos médicos e testes de infecção para aplicações médicas .

3. Cerâmica antimicrobiana

Uma cerâmica antimicrobiana é um material sólido não metálico incorporado com um aditivo em seu esmalte que o torna resistente ao crescimento bacteriano . Em um estudo conduzido por Drelich et al., foi demonstrado que uma cerâmica com infusão de cobre pode servir como um produto antibacteriano promissor para a desinfecção da água.

(a) esquema das três etapas na fabricação de pedras cerâmicas antimicrobianas; (b) pedras cerâmicas; (c) padrão de difração de raios X da argila utilizada na formulação de pedras; (d) micrografia eletrônica de varredura de pedra cerâmica revelando porosidade [2].

Cobre e compostos de cobre alegaram matar uma variedade de microorganismos, incluindo bactérias (gram positivo e negativo), fungos, vírus (envelopado e não envelopado), levedura e esporos .

É capaz de matar 99,9% das bactérias nocivas em duas horas e continuar matando mais de 99% das bactérias, independentemente da exposição repetida à superfície do cobre, de acordo com a Copper Development Association (CDA). Populações de Klebsiella pneumoniae e Staphylococcus aureus em água contaminada, quando expostas à pedra cerâmica antimicrobiana porosa infundida com cobre, foram reduzidas em>99,9% em 3 horas .

Aplicações cerâmicas antibacterianas podem ser encontradas em pias, banheiras, vasos sanitários, chuveiros e utensílios de cozinha.

4. Nanomateriais antimicrobianos

a) Nanopartículas orgânicas e inorgânicas

Nanopartículas orgânicas pode eliminar micróbios liberando agentes antimicrobianos ou contato-matando superfícies catiônicas . Em um experimento conduzido por Jones et al., Poli-epsilon-caprolactona (PCL) foi misturado com poli(N-Vinilpirrolidona)-iodo, conferindo propriedades antibacterianas aos biomateriais como resultado, sem qualquer alteração nas propriedades mecânicas ou reológicas. propriedades . A degradação do PCL também promoveu a anti-aderência da Escherichia coli .

Representação esquemática de diferentes tipos de nanopartículas (NPs) divididas em categorias orgânicas, híbridas e inorgânicas [3].

Nanopartículas inorgânicas são mais estáveis em temperaturas mais altas do que suas contrapartes orgânicas , permitindo-lhes suportar condições de processamento severas. Como resultado, nanopartículas inorgânicas são frequentemente usadas como materiais antimicrobianos.

b) Nanopartículas de óxido metálico

Nanopartículas de óxido metálico causar danos na membrana celular por interação eletrostática . O vazamento de prótons induz a geração de espécies reativas de oxigênio que danificam biomoléculas orgânicas, como lipídios, carboidratos, ácidos nucleicos e proteínas, causando assim a morte microbiana.

Óxido de alumínio mostraram inibição do crescimento de Escherichia coli. Trióxido de antimônio também é tóxico para os micróbios Staphylococcus aureus e Bacillus subtilis. Outras nanopartículas de óxido metálico, como óxido de cobalto, óxido de ferro, óxido de magnésio, óxido de zinco, dióxido de titânio , e nanopartículas de prata também mostrou resultados promissores de atividade antimicrobiana.


Uma das aplicações mais vitais das nanopartículas metálicas, especialmente nanopartículas de prata, no campo da medicina é o uso dessas nanopartículas como agentes antimicrobianos. A atividade letal das nanopartículas contra bactérias Gram-positivas, Gram-negativas e fungos de amplo espectro foi aprovada.

Nanopartículas de prata têm excelentes propriedades antibacterianas em comparação com outros metais . A forte ligação de íons de prata com grupos tiolato de proteínas e enzimas celulares os torna um aditivo ideal em tecidos de saúde, como máscaras faciais, cortinas privadas, bandagens, curativos, lençóis e outros têxteis relacionados à saúde. Em 2015, o uso de prata em revestimentos em pó antimicrobianos representou 50% da receita total do setor . Também espera gerar US$ 2 bilhões até 2024.

O que vem a seguir?

É apenas uma questão de tempo até que os materiais antibacterianos, principalmente no mercado de revestimentos de superfície, ganhem mais força como matéria-prima primária, caso os governos implementem normas mais rígidas na aplicação de medidas de auto-higienização .

Além disso, sua aplicação em muitos setores, como construção, embalagens de alimentos, têxteis, remediação de mofo, móveis, utensílios de cozinha e automotivo fortalecerá ainda mais sua presença no mercado global.