Nápady a objevy
Méně mikroorganismů na povrchu textilie. Odborníci vyvíjejí materiály aktivované světlem
Antimikrobiální textilie nejsou novinkou. Některé současné úpravy využívají biocidní látky, které se mohou z textilie uvolňovat do okolního prostředí. SelfFibre proto hledá jinou cestu: organický fotoaktivní materiál pevně zabudovaný přímo do polypropylenového vlákna. Součástí projektu je také hledání vhodného způsobu údržby budoucích oděvů s ohledem na uvolňování mikroplastů.
Projekt navazuje na dlouhodobý výzkum funkčních textilií a fotoaktivních materiálů jednotlivých partnerů. „Spolupráce COC a VUT v dané oblasti je dlouhodobá, takže bylo jen otázkou času tyto aktivity propojit,“ říká Lubomír Kubáč, hlavní řešitel projektu z COC. Impuls k využití technologie právě u polypropylenových materiálů navíc přišel od společnosti Fibrochem, výrobce polypropylenových mikrovláken, která na projektu spolupracuje.
Když ochrannou funkci spustí světlo
Základem technologie je fotoaktivní kolorant zabudovaný do polypropylenového vlákna. Po dopadu viditelného světla dochází k jeho aktivaci a následné interakci s molekulárním kyslíkem. Vznikají reaktivní formy kyslíku, které jsou schopné působit na organické látky a mikroorganismy v bezprostřední blízkosti povrchu textilie.
„Světlo aktivuje fotoaktivní kolorant a díky interakci s přítomným molekulárním kyslíkem vznikají reaktivní formy kyslíku, které jsou schopné odbourávat organické i mikrobiální polutanty,“ vysvětluje vědkyně Radka Kořínková z COC.
Vývoj fotoaktivního kolorantu se mezitím posunul do fáze, kdy je COC připraveno přejít k většímu měřítku. Další postup bude záviset především na výsledcích aplikačních testů textilních materiálů.
Úspěšně připravené funkční vlákno je ale teprve začátek. Laboratorní materiál je potřeba převést do skutečné tkaniny nebo pleteniny. „Laboratorní materiál bývá připraven v malém měřítku, často v jednotkách metrů. Převod do tkaniny či pleteniny ale vyžaduje daleko větší množství v kilometrových návinech a kilogramech,“ popisuje Vladimír Kubový, řešitel projektu za VÚB. Pro přípravu jednoho z pletených vzorků bylo například potřeba převinout materiál až na 70 cívek.
Výslednou funkčnost ovlivňuje také konstrukce textilie a množství aktivního polypropylenového vlákna exponovaného na jejím povrchu. Polypropylen lze navíc kombinovat například s bavlnou nebo viskózou, a upravit tak savost, odvod vlhkosti i celkový komfort výsledného materiálu.
Nestačí, aby textilie fungovala jen v laboratoři
Připravené materiály procházejí několika koly testování. Partneři nejprve ověřují jejich fotoaktivitu a stálost a nejslibnější kandidáti následně putují na FCH VUT, kde vědci hodnotí jejich antimikrobiální aktivitu.
Dosavadní výsledky potvrzují, že zvolený princip funguje. Výzkumníci už mají kandidátní fotoaktivní barvivo s dobrou antimikrobiální aktivitou. Testy jsou nastaveny tak, aby bylo možné vzájemně porovnat velmi aktivní, středně aktivní i neaktivní materiály.
„Experimenty jsou nastaveny na čtyři hodiny. Po této době nepotřebujeme pozorovat úplné ‚vybití‘ modelového mikroorganismu, ale můžeme dobře porovnat jednotlivé kandidáty mezi sebou. U nejaktivnějších vzorků pozorujeme snížení mikrobiální populace na jednu tisícinu,“ vysvětluje řešitelka projektu za FCH VUT Marcela Králová.
Vědci materiály porovnávají při osvětlení i ve tmě, aby dokázali určit samotný příspěvek fotoaktivní složky k antimikrobiálním vlastnostem. Testované materiály jsou totiž aktivní pouze na světle. Při experimentech používají zdroj s teplotou chromatičnosti 3200 K, tedy teplé bílé světlo.
Vývoj přitom není jednosměrná cesta od laboratoře k hotové textilii. Výsledky testování se průběžně vracejí k partnerům a mohou vést k úpravám už při přípravě samotného materiálu. „Zpětná vazba je klíčová. Jedná se o iterační postupy, kdyby nebyla zpětná vazba, nešlo by o vývoj,“ zdůrazňuje profesor Michal Veselý z FCH VUT.
Od prototypu k ochrannému oděvu
Projekt začal v roce 2025 laboratorním výzkumem, letos se odborníci podle harmonogramu soustředí na optimalizaci. Součástí této etapy je také ověřování dlouhodobé stability textilií a jejich chování při opakovaném praní. Důležité je nejen zachování funkčnosti, ale také případné uvolňování použitých látek a mikroplastů do odpadní vody.
Vývoj se přitom postupně posouvá od samotných textilií k výslednému výrobku. Po prvním vzorování by podle odborníků z VÚB mohly vzniknout první prototypy ochranných oděvů. V roce 2027 má následovat demonstrační etapa, během níž budou vybrané oděvy testovány v reálných podmínkách.
Potenciální využití vidí odborníci především v prostředích s vysokým mikrobiálním zatížením a rizikem křížové kontaminace, například ve zdravotnictví a při péči o dlouhodobě nemocné. Technologie by ale mohla najít uplatnění také v potravinářských provozech nebo dalších prostředích se zvýšenými hygienickými nároky.
Cesta k reálnému výrobku přitom nebude záviset jen na antimikrobiální účinnosti. Materiál musí být dlouhodobě stabilní, zvládat opakované používání a praní, být komfortní pro uživatele a zároveň technologicky i ekonomicky zvládnutelný při výrobě. Právě propojení chemie, výroby vláken, textilních technologií a testování tak může rozhodnout o tom, zda se z fotoaktivní molekuly nakonec stane skutečný funkční oděv.
-jo-
Zdroj: FCH VUT
Co má společného věda a žonglování? U obojího je klíčová trpělivost, říká Vojtěch Jašek zaměřený na výzkum chemické recyklace
Jak dát plastům druhý (a třetí) život: Výzkum na FCH VUT může změnit třídění a recyklaci
Ekodesign jako cesta k udržitelnosti: Výzkumníci z FCH VUT pomáhají českým firmám připravit se na budoucnost
Den Země: VUT vnímá environmentální odpovědnost jako technologickou příležitost
Levnější, kvalitnější i ekologičtější. Výzkumníci z FCH VUT vytvořili nové dextrinové lepidlo