Sistemas desenvolvidos para aplicação como superfícies autolimpantes e/ou propriedades antimicrobianas: uma breve revisão sobre materiais e métodos de produção

Madeira, M. P.; Lobo, A. O.; Viana, B. C.; Silva, E. C.; Osajima, J. A.

doi:10.1590/0366-69132019653752693

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Articles • Cerâmica 65 (375) • Jul-Sep 2019 • https://doi.org/10.1590/0366-69132019653752693 copiar

Sistemas desenvolvidos para aplicação como superfícies autolimpantes e/ou propriedades antimicrobianas: uma breve revisão sobre materiais e métodos de produção

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Resumo

Esta minirrevisão apresenta materiais e técnicas que têm sido utilizados para a produção de superfícies autolimpantes e/ou antimicrobianas. A partir dos trabalhos analisados constatou-se grande utilização do dióxido de titânio para se obter superfícies com essas propriedades, porém materiais como sílica, zinco e prata também têm sido utilizados com esse propósito. As técnicas spin-coating e dip-coating foram as mais utilizadas e as bact érias Staphylococcus aureus e Escherichia coli foram as mais empregadas nos ensaios antimicrobianos. Os trabalhos analisados mostram que é possível se obter superfícies com propriedade autolimpante e/ou antimicrobiana, além de atividade fotocatalítica. Com relação a possíveis aplicações, pode-se destacar o interesse na produção de vidros e dispositivos médicos apresentando autolimpeza e/ou ação antimicrobiana.

Palavras-chave:
autolimpante; antimicrobiano; materiais; técnicas; fotocatalítico

Table I Materials and techniques for producing self-cleaning surfaces.

Material	Technique/method	Application	Ref.
TiO₂	e-beam evaporation	Self-cleaning superhydrophilic glass	⁴²42 C. Garlisi, G. Palmisano, Appl. Surf. Sci. 420 (2017) 83.
Nanostructured zinc oxide	Ionic layer adsorption and reaction; chemical bath deposition	Self-cleaning and gas sensing applications	⁴³43 M. Shaban, M. Zayed, H. Hamdy, RSC Adv. 7 (2017) 617.
Silica nanoparticles, polyelectrolytes, fluoroalkylsilane	Layer-by-layer	Self-cleaning photovoltaic cells	⁴⁴44 X. Li, J. He, W. Liu, Mater. Res. Bull. 48 (2013) 2522.
2-chloro-3’,4’-dihydroxyacetophenone quaternized poly(ethylene glycol)-g-[poly(dimethylamino methacrylate)], TiO₂ nanoparticles	Catechol chemistry	Photocatalytic and self-cleaning applications	⁴⁵45 S.M. Kim, I. In, S.Y. Park, Surf. Coat. Technol. 294 (2016) 75.
Sodium titanate nanobelt, fluoroalkylsilane	Electrophoretic deposition	Self-cleaning and antifogging applications	⁴⁶46 Y. Lai, Y. Tang, J. Gong, D. Gong, L. Chi, C. Lin, Z. Chen, J. Mater. Chem. 22 (2012) 7420.
TiO₂ nanoparticles, polyvinylpyrrolidone (PVP), diethanolamine (DEA)	Electrospinning	Application on windows, solar cells and chemical sensors	⁴⁷47 F. Li, Q. Li, H. Kim, Appl. Surf. Sci. 276 (2013) 390.
SiO₂, 1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl trichlorosilane	Non-lithographic, anisotropic etching technique	Eyeglasses, solar cells and optical instruments	⁴⁸48 T. Son, E. Yang, E. Yu, K. Oh, M.-W. Moon, H.-Y. Kim, J. Mech. Sci. Technol. 31, 11 (2017) 5407.
Molybdenum-doped TiO₂ nanocomposite, layered double hydroxide	Spray technique	Photocatalytic self-cleaning of mineral substrates	⁴⁹49 B. Miljević, J.M. van der Bergh, S. Vučetić, D. Lazar, J. Ranogajec, Ceram. Int. 43 (2017) 8214.
TiO₂, carbon nanotubes, polyethylenimine	Spin-coating	Self-cleaning glass	⁵⁰50 Q. Yi, H. Wang, S. Cong, Y. Cao, Y. Wang, Y. Sun, Y. Lou, J. Zhao, Nanoscale Res. Lett. 11, 457 (2016) 1.
Zinc acetate, ethanolamine, Ag@AgCl particles	Spin-coated; impregnating precipitation photoreduction method	Visible light photocatalysis, self-cleaning	⁵¹51 J. Yu, D. Sun, T. Wang, F. Li, Chem. Eng. J. 334 (2018) 225.
TiO₂, silica nanostructures, trimethylchlorosilane	Dip-coating	Self-cleaning and photocatalytic window glass	⁵²52 S. Park, J. Ceram. Process. Res. 16, 2 (2015) 227.
TiO₂	Direct current magnetron sputtering	Self-cleaning amorphous TiO₂ thin films	⁵³53 H. Sabbah, J. Coat. Technol. Res. 14 (2017) 1423.
Polytetrafluoroethylene	Aerosol-assisted chemical vapor deposition	Transparent superhydrophobic surfaces; self-cleaning and anti-corrosion properties	⁵⁴54 A. Zhuang, R. Liao, S.C. Dixon, Y. Lu, S. Sathasivam, I.P. Parkin, C.J. Carmalt, RSC Adv. 7 (2017) 29275.

Table II Antimicrobial surfaces: materials, techniques, bacteria, and application.

Material	Technique/method	Bacterium	Application	Ref.
TiO₂, silver nanoparticles, single-wall carbon nanotubes	Dip-coating	Escherichia coli	Self-cleaning, medical devices or surfaces; touchscreens	⁵⁹59 Y. Won, K. Schwartzenberg, K.A. Gray, Chemosphere 208 (2018) 899.
TiO₂ nanocrystalline, alanine, silver nitrate	Dip-coating	Escherichia coli, Staphylococcus aureus	Photocatalytic and antimicrobial surface	⁶⁰60 I.D. Vukoje, T.D. Tomaševic-Ilic, A.R. Zarubica, S. Dimitrijevic, M.D. Budimir, M.R. Vranješ, Z.V. Šaponjic, J.M. Nedeljkovic, Mater. Res. Bull. 60 (2014) 824.
Silver and zinc oxide nanocomposite	Spin-coating	Escherichia coli, Staphylococcus aureus	Antimicrobial surface	⁶¹61 M. Visnapuu, M. Rosenberg, E. Truska, E. Nõmmiste, A. Sutka, A. Kahru, M. Rähn, H. Vija, K. Orupõld, V. Kisanda, A. Ivask, Colloids Surf. B Biointerfaces 169 (2018) 222.
Poly(N-vinylpyrrolidone-co-maleic anhydride) (poly(NVP-co-MA)	Grafting	Escherichia coli, Staphylococcus aureus	Optical devices (biomedical endoscopes, ocean periscopes)	⁶²62 H. Guo, T. Xu, J. Zhang, W. Zhao, J. Zhang, C. Lin, L. Zhang, Chem. Eng. J. 351 (2018) 409.
Poly(p-phenylene ethynylene), poly(N-isopropylacrylamide), polymerization initiators	Layer-by-layer	Escherichia coli, Staphylococcus aureus	Antimicrobial surfaces	⁶³63 H.C. Pappas, S. Phan, S. Yoon, L.E. Edens, X. Meng, K.S. Schanze, D.G. Whitten, D.J. Keller, Appl. Mater. Interfaces 7 (2015) 27632.
Spermine, sodium hexafluorostannate, epoxy terminated silane	Spermine-functionalized surfaces	Escherichia coli	Self-cleaning antimicrobial surfaces	⁶⁴64 R. André, F. Natalio, M.N. Tahir, R. Berger, W. Tremel, Nanoscale 5 (2013) 3447.
Titanium isopropoxide, tetraethyl orthosilicate, fluoroalkylsilane	Spin-coating	Escherichia coli	Antimicrobial and easy clean surface	⁶⁵65 Y.S. Seo, Y.-H. Son, D.-J. Kim, W.-J. Cho, C.J. Raj, K.H. Yu, J. Nanosci. Nanotechnol. 14 (2014) 9510.
Zinc oxide, silver oxide	Radio frequency magnetron reactive sputtering	Staphylococcus aureus, Escherichia coli	Bactericidal	⁶⁶66 K.-T. Chuang, H. Abdullah, S.-J. Leu, K.-B. Cheng, D.-H. Kuo, H.-C. Chen, J.-H. Chien, W.-T. Hu, J. Photochem. Photobiol. A Chem. 337 (2017) 151.
Diamond-like carbon, silver	Magnetron sputtering	Escherichia coli	Antibacterial	⁶⁷67 L.J. Wang, F. Zhang, A. Fong, K.M. Lai, P.W. Shum, Z.F. Zhou, Z.F. Gao, T. Fu, Thin Solid Films 650 (2018) 58.
Titanium dioxide, iron, copper, fluorine	Radiofrequency plasma enhanced chemical vapor deposition	Escherichia coli	Bactericidal and photowetting effects	⁶⁸68 A. Sobczyk-Guzenda, W. Szymanski, A. Jedrzejczak, D. Batory, W. Jakubowski, S. Owczarek, Surf. Coat. Technol. 347 (2018) 66.

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[1] * josyosajima@ufpi.edu.br