Desenvolvimento de superfícies cerâmicas com propriedades antibacterianas

Abstract

As superfícies presentes em locais públicos necessitam de uma higienização frequente devido a uma maior probabilidade de alojamento de microorganismos nas mesmas, o que tem impulsionado o desenvolvimento de superfícies selfcleaning. Durante este estágio curricular foi estudada a formulação e produção de vidrados cerâmicos com atividade antibacteriana. Foram desenvolvidas amostras de revestimento de monoporosa e de pavimento grés e porcelânico. Foram utilizadas duas estratégias para aplicação do bactericida. A primeira abordagem foi adicionar a propriedade antibacteriana por pulverização em spray de uma suspensão aquosa antibacteriana (como pó ou granilha) sobre o vidrado. A segunda abordagem apenas foi utilizada em suportes de pavimento e consistiu na adição da propriedade antibacteriana diretamente na formulação do vidrado, isto é, a granilha com atividade antibacteriana foi incluída na formulação do vidrado substituindo um componente semelhante. Foram analisadas as superfícies das amostras em termos de morfologia e microestrutura por microcopia eletrónica de varrimento (SEM) e foi realizada uma análise de composição elementar por espetroscopia de raios-X por dispersão em energia (EDS). O pó e granilha antibacterianos foram também analisados com o objetivo de detetar os elementos químicos presentes e possivelmente responsáveis pelas propriedades antibacterianas. Verificou-se a presença de prata em muito baixa quantidade no pó antibacteriano, não tendo sido possível na granilha nem em nenhum dos vidrados das amostras cerâmicas. Os vidrados nos diferentes cerâmicos e o pó e a granilha antibacterianos foram analisados também por difração de raios-X, contudo essa técnica não conseguiu identificar a presença de prata em nenhuma forma cristalina. As análises por fluorescência de raios-X efetuadas aos pós e granilha antibacteriana demonstram a presença de prata, zinco e dióxido de titânio, possíveis agentes antibacterianos. Os ensaios antibacterianos às amostras, realizados de acordo com a norma ISO 22196:2007, comprovaram a atividade antibacteriana dos produtos desenvolvidos contra as estirpes teste das bactérias Staphylococcus aureus e Escherichia coli.

Surfaces present in public places need frequent cleaning due to a greater probability of microorganism accommodation on them, which has driven the development of self-cleaning surfaces. During this curricular internship, the formulation and production of ceramic glazes with antibacterial activity was studied. Samples of monoporous and stoneware and porcelain floor coverings were developed. Two strategies were used to apply the bactericide. The first approach was to add the antibacterial property by spraying an aqueous antibacterial suspension (such as powder or grit) onto the glaze. The second approach consisted of adding the antibacterial property directly to the glaze formulation, that is, the grit with antibacterial activity was included in the glaze formulation replacing a similar component. The surfaces of the samples were analyzed in terms of morphology and microstructure by scanning electron microscopy (SEM) and an elemental composition analysis was performed by energy dispersion X-ray spectroscopy (EDS). The antibacterial powder and granules were also analyzed to detect the chemical elements present and possibly responsible for the antibacterial properties. It was verified the presence of silver in a very low amount in the antibacterial powder, but it was not possible in the grit or in any of the glazes of the ceramic samples. The glazes in the different ceramics and the antibacterial powder and grit were also analyzed by X-ray diffraction, but this technique was not able to identify the presence of silver in any crystalline form. X-ray fluorescence analysis, performed on antibacterial powders and grit, demonstrate the presence of silver, zinc and titanium dioxide, possible antibacterial agents. The antibacterial tests on the samples, carried out in accordance with the ISO 22196:2007 standard, confirmed the antibacterial activity of the products developed against the Staphylococcus aureus and Escherichia coli bacterial strains.