COVID-19 heeft antimicrobiële coatings in de schijnwerpers gezet. Met deze coatings behandelde oppervlakken zijn echter niet noodzakelijk antiviraal en effectief tegen het COVID-19 virus. Antimicrobiële coatings remmen micro-organismen af, terwijl antivirale coatings virussen doden of hun vermogen tot vermenigvuldiging en verspreiding onderdrukken. Van andere oplossingen zoals fotokatalytische coatings is ook aangetoond dat ze effectief zijn tegen bacteriën en virussen. Bij het bekijken van het brede scala aan oplossingen die worden gebruikt als preventieve maatregelen tegen COVID-19, is het belangrijk om de beperkingen van deze technologieën te begrijpen.
In deze blog geven we een opsomming en uitsplitsing van antimicrobiële coating- en additieventechnologieën, beschrijven we de belangrijkste uitdagingen waarmee deze technologieën worden geconfronteerd in relatie tot COVID-19 en duiken we in toekomstige marktkansen.
Afbeelding 1. Antimicrobiële coatings Lux Tech Signaal
Vóór COVID-19 hadden antimicrobiële coatings het moeilijk om op grote schaal geaccepteerd te worden, omdat hun waarde en invloed op de menselijke gezondheid moeilijk aan te tonen en te kwantificeren waren. COVID-19 heeft echter de perceptie van antimicrobiële stoffen drastisch veranderd, omdat velen deze technologieën zien als een broodnodige veiligheidsmaatregel. Zoals te zien is in Figuur 1, zien we nu al hoe COVID-19 dit jaar de interesse in antimicrobiële coatings heeft aangewakkerd. Tegen het einde van het jaar verwachten we dat het Lux Tech Signal zal pieken en zelfs verdubbelen, aangezien COVID-19 een katalysator blijkt te zijn voor antimicrobieel onderzoek en financiering.
Figuur 2: Marktoverzicht antimicrobiële coatings en technologieën
Technologieën:
Figuur 2 geeft een overzicht van bedrijven en startups die werken aan verschillende antimicrobiële en fotokatalytische technologieën.
- Zilver en koper: Van metalen antimicrobiële stoffen zoals zilver en koper is aangetoond dat ze effectief zijn tegen zowel bacteriën als virussen, omdat ze ionen afgeven die celmembranen beschadigen, eiwitten inactiveren en DNA afbreken, wat resulteert in celdood. Hoewel er veel literatuur is over deze effecten, is het een andere uitdaging om ervoor te zorgen dat deze metalen antimicrobiële stoffen even effectief zijn wanneer ze gedispergeerd worden in coatingmatrices. Er zijn een aantal metalen antimicrobiële coatings en additieven op de markt; niet al deze oplossingen claimen effectief te zijn tegen COVID-19. Ontwikkelaars hebben verschillende formules en ladingen. Ontwikkelaars hebben verschillende formuleringen en ladingen van metaalhoudende middelen en er moeten tests worden uitgevoerd om hun doeltreffendheid te begrijpen. Hoewel ze nuttig zijn als passieve reiniger, presteren deze metalen antimicrobiële coatings meestal minder goed dan commercieel verkrijgbare reinigingsmiddelen op het gebied van bacterieverwijdering.
- Fotokatalytische technologie: Fotokatalytische coatings maken gebruik van nano-titaniumdioxide (TiO2), dat UV-licht absorbeert en reactieve hydroxylradicalen produceert die organische verbindingen en verontreinigende stoffen op het oppervlak afbreken. Deze technologie wordt beschouwd als een door licht geactiveerd antimicrobieel en wordt gebruikt voor zijn zelfreinigende functie en luchtzuiverende kwaliteiten. De meeste ontwikkelaars van fotokatalytische coatings richten zich op het elimineren van vervuiling en smog, maar als ze op de juiste manier worden gebruikt, kunnen ze ook de verspreiding van bacteriën en virussen voorkomen. Fotokatalytische technologieën vereisen UV-licht, dat over het algemeen beperkt is tot toepassingen buitenshuis; sommige start-ups, zoals PureTi en Kastus, ontwikkelen echter technologieën die actief zijn met zichtbaar licht binnenshuis of speciale UV-A verlichtingssystemen binnenshuis.
- Antimicrobiële enzymen: Sommige coatings op basis van enzymen bootsen het gedrag van fotokatalytische coatings na door reactieve zuurstofsoorten te produceren die bacteriën doden onder invloed van licht; dit zou kunnen worden gebruikt om antimicrobiële coatings te produceren die langer meegaan. Op enzymen gebaseerde antimicrobiële stoffen zijn al gecommercialiseerd in voedseltoepassingen, maar ze zijn veel minder ver ontwikkeld in verf- en coatingtoepassingen. Kosten en schaalbaarheid zijn vandaag de dag een probleem; op enzymen gebaseerde antimicrobiële stoffen zijn echter veelbelovend, omdat synthetische biologie deze nieuwe biociden schaalbaar zou kunnen maken.
- Antimicrobiële technologie op biologische basis: Verschillende bedrijven vertrouwen op natuurlijke extracten en biogebaseerde oplossingen om antimicrobiële eigenschappen toe te voegen. De meeste antimicrobiële technologieën op biologische basis worden gebruikt voor voedselverpakkingen, waarbij polysacchariden of chitosan worden gebruikt met inherente antimicrobiële of schimmelwerende eigenschappen. Er zijn ook een aantal toepassingen in de gezondheidszorg, zoals de op eiwitten gebaseerde antimicrobiële coatings van Ryan Nano Medicinedie gemaakt zijn van natuurlijke planten.
- Andere: Er zijn andere methoden om de antimicrobiële eigenschappen op oppervlakken te behouden, waaronder micro-inkapseling van antimicrobiële stoffen en technologieën voor de stabilisatie van desinfectiemiddelen, zoals die van Alistagenen Nano. Andere bedrijven zoals Bio-Fence en Halomine ontwikkelen technologieën die het gebruik van traditionele desinfectiemiddelen op basis van chloor verlengen met behulp van chloorbindende polymeren.
Uitdagingen:
- Doeltreffendheid en duurzaamheid: Antimicrobiële coatings hebben vaak moeite om aan te tonen dat hun integratie leidt tot betere gezondheidsresultaten - een punt dat cruciaal is voor hun waardepropositie. We zijn sceptisch over de huidige antivirale en antimicrobiële oplossingen voor COVID-19 vanwege een gebrek aan zekerheid en documentatie over de prestaties. Bovendien zijn er nog steeds vragen over de antimicrobiële effectiviteit, de duurzaamheid van de coating en de goedkeuring door de FDA/regelgeving. Bedrijven zoals HeiQ die antivirale claims hebben gemaakt, moeten verdere tests en validatie ondergaan om deze claims te rechtvaardigen. De meeste antimicrobiële coatings hebben een herapplicatietijd van enkele jaren; sommige bedrijven hebben die frequentietijd echter verkort tot 60 of 90 dagen om de effectiviteit tegen COVID-19 te garanderen. Als er bezorgdheid is over vroegtijdige slijtage als gevolg van gebruik of omgevingsfactoren, kan continue monitoring of testen gerechtvaardigd zijn om de werkzaamheid te garanderen. Er zijn nog andere problemen met fotokatalytische coatings, omdat hun katalytische additieven de matrix waarin ze zijn ingebed kunnen afbreken, waardoor zowel de duurzaamheid als de gezondheid in het geding komen.
- Regelgeving: Een grote uitdaging met nieuwe antimicrobiële technologieën in de komende maanden zal de wettelijke goedkeuring zijn, aangezien nieuwe desinfecterende en antimicrobiële oplossingen goedkeuring van EPA en FDA moeten hebben om claims te mogen maken. Het verkrijgen van wettelijke goedkeuring duurt jaren en gezien de urgentie van de situatie hebben sommige ontwikkelaars van materialen en coatings besloten om helemaal af te zien van claims en dringen er bij potentiële gebruikers op aan om hun coatings te testen op antimicrobiële of antivirale effecten. Het verkrijgen van wettelijke goedkeuring zal echter leiden tot een sterkere adoptie, omdat de goedkeuring licht werpt op de gezondheidseffecten, waardoor de bewustwording en acceptatie bij de consument toeneemt.
- Gezondheids- en milieuproblemen: Met de toenemende toepassing van antimicrobiële en antivirale coatings kan er een toenemende bezorgdheid zijn over resistentie van bacteriën en virussen, die ongecontroleerd kan blijven door het gebrek aan regelgeving. Bij fotokatalytische coatings bestaat de zorg dat deze coatings zonder onderscheid organische materialen afbreken (inclusief de matrix waar ze op zitten), waardoor vrije radicalen kunnen ontstaan op of in de buurt van het lichaam, wat op de lange termijn mogelijk negatieve effecten kan hebben op de gezondheid. Bovendien kan de massale toepassing van deze coatings op oppervlakken en gebouwen leiden tot een verhoogde uitloging van deze verbindingen (waaronder zilver en TiO2) in het milieu en de waterwegen.
Kansen en vooruitzichten:
Onder invloed van COVID-19 verwacht Lux een grote groei van antimicrobiële coatings in de transport- en medische sector en in openbare ruimten. We zien nu al een grote interesse in en vroege toepassing van deze technologieën, onder andere door de Prague Public Transit Company (DPP) en Hong Kong International Airport, die hebben gereageerd op COVID-19 door antimicrobiële technologieën toe te passen op treinwagons en bij de aankomst van vluchten. Eerder besprak Lux de opkomende mogelijkheden voor antimicrobiële coatings in kleding, gezondheidszorg, voeding en verpakkingstoepassingen, waarvan we verwachten dat ze de komende twee jaar sterk zullen toenemen.
Van aanraakschermen tot wagenparken voor ride-sharing, antimicrobiële technologieën zullen op lange termijn ingang vinden bij OEM's en CPG's. Bedrijven kunnen verwachten dat antimicrobiële coatings in de nabije toekomst gemeengoed zullen zijn, vooral in drukbezochte toepassingen zoals transport en gezondheidszorg.
COVID-19 heeft ons gedrag fundamenteel veranderd door een hoge mate van voorzorg in te boezemen en onze kijk op wat "schoon" is te veranderen. De aanwezigheid van antimicrobiële coatings in deze gedeelde ruimten kan een grote meerderheid van de consumenten zelfs na COVID-19 meer op hun gemak stellen. Hoewel COVID-19 de vraag naar en de drijvende kracht achter antimicrobiële coatings heeft veranderd, zullen het landschap en de materiaalontwikkeling van deze technologieën nog enkele jaren hetzelfde blijven. Gezien de urgentie van de situatie moeten degenen binnen de materialen- en coatingsindustrie volwassen startups met bestaande antimicrobiële en antivirale technologieën evalueren, aangezien de ontwikkeling van materialen nog steeds veel middelen en tijd kost. Het vermogen om systemen nu in te zetten is van cruciaal belang, aangezien we de komende twee jaar een grote uitrol van antimicrobiële coatings en desinfecterende/ontsmettingssystemen en -producten verwachten. Uiteindelijk, wanneer de sociale afstand is verkleind, zullen zowel consumenten als industrieën het gevoel van veiligheid en gemak waarderen dat antimicrobiële coatings in gemeenschappelijke ruimten met zich meebrengen.
