1
ستاد ویژه توسعه فناوری نانو Iran Nanotechnology Innovation Council بستن
  • ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

  • بانک اطلاعات شاخص های فناوری نانو

  • سایت جشنواره فناوری نانو

  • سیستم جامع آموزش فناوری نانو

  • شبکه آزمایشگاهی فناوری نانو

  • موسسه خدمات فناوری تا بازار

  • کمیته استانداردسازی فناوری نانو

  • پایگاه اشتغال فناوری نانو

  • کمیته نانو فناوری وزارت بهداشت

  • جشنواره برترین ها

  • مجمع بین المللی اقتصاد نانو

  • اکو نانو

  • پایگاه اطلاع رسانی محصولات فناوری نانو ایران

  • شبکه ایمنی نانو

  • همایش ایمنی در نانو

  • گالری چند رسانه ای نانو

  • تجهیزات فناوری نانو

  • صنعت و بازار

  • باشگاه نانو

ارزیابی مقایسه ای ترکیبات مختلف ضدمیکروبی مورد استفاده در منسوجات

افراد مقاله : ‌ مترجم - فاطمه مرتضوی مقدم

موضوع : علم و پژوهش کلمات کلیدی : نساجی - نقره - ضد باکتری تاریخ مقاله : 1393/09/12 تعداد بازدید : 2791

بسیاری از فناوری‌های ضدمیکروبی در منسوجات نیز قابل استفاده هستند‌. این روش‌ها جهت جلوگیری از رشد میکروارگانیسم‌ها برای انواع منسوجات با کاربردهای بسیار مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. با توجه به این‌که ترکیبات ضدمیکروبی دارای تأثیرات بیولوژیک هستند، ارزیابی ایمنی آن‌ها بسیار مهم و ضروری است. به همین جهت تحقیقات به روز و بررسی‌های نظارتی، اموری اجتناب‌ناپذیر محسوب می‌شوند. هدف این مقاله ارائه نمای کلی از ترکیبات اصلی ضدمیکروبی است که امروزه جهت عامل‌دار نمودن پارچه مورد استفاده قرار می‌گیرد. اطلاعات درج شده در این مقاله مروری، از نشریات علمی، داده‌های تجاری و اسناد نظارتی استخراج شده‌اند. هم‌چنین در نگارش مقاله به تأثیرات بالقوه ترکیبات ضدمیکروبی بر روی سلامت انسان، محیط زیست و چرخه اکولوژیک توجه شده است. مشخصات هر کدام از ترکیبات، از جنبه‌های خصوصیات فنی، زیست‌محیطی و شاخص‌های سلامت انسان جمع‌بندی شده است. تریکلوزان، ترکیبات چهارتایی آمونیوم سیلان، پریتیون روی و ترکیبات نقره، ترکیبات اصلی ضد‌‌میکروبی مورد استفاده در منسوجات هستند. از نظر وزنی، ترکیبات آلی سنتزی بیشترین عامل ایجاد خاصیت ضد‌‌میکروبی در بازار منسوجات محسوب می‌شوند. درصورتی که به لحاظ تکنیکی میزان دوز ترکیبات مورد استفاده جهت عامل‌دار کردن ضد‌‌میکروبی منسوجات، پارامتر بسیار مهمی به حساب می‌آید، هر چقدر میزان دوز تیمار مورد نیاز برای ایجاد خاصیت ضد‌‌میکروبی پائین‌تر باشد، بهتر خواهد بود. به بیان دیگر میزان دوز پاینن‌تر از ماده فعال جهت عامل دار کردن موثر، مطلوب خواهد بود.ماندگاری تیمار ضد‌‌میکروبی در منسوجات، تأثیر به‌سزایی در پتانسیل رهایش ماده ضد‌‌میکروبی در محیط زیست و اثرات متعاقب آن دارد. از نظر ضوابط زیست‌محیطی، تمام این ترکیبات جزء موادی رتبه‌بندی شده‌اند که با استفاده از حذف موثر در فرآیندهای تصفیه فاضلاب خارج می‌شوند. میزان اطلاعات منتشر شده در مورد رفتار زیست‌محیطی برای هر ترکیب متفاوت است، به همین علت، مقایسه تمام پارامترهای مربوط به منسوجات ضد‌‌میکروبی، با محدودیت‌هایی وجود خواهد داشت. با این وجود، ارزیابی مقایسه‌ای نشان می‌هد که هر کدام از فناوری‌های ضد‌‌میکروبی، خطرات و مزایای خاص خود را داشته و باید در ارزیابی میزان مناسب بودن محصولات ضد‌‌میکروبی مختلف در نظر گرفته شود. هم‌چنین نتایج نشان داده که نقره در مقیاس نانو و نمک‌های نقره عامل‌دار شده، با دوز استفاده پائین، قابلیت مناسبی جهت استفاده در منسوجات دارند. شست‌و‌شو و مراقبت منظم از منسوجات باعث مصرف مقدار زیادی از منابع به عنوان مثال آب، انرژی و مواد شیمیایی می‌شود و تیمارهای ضد‌‌میکروبی منسوجات می‌تواند نقش مهمی را در کاهش دفعات و یا میزان شست‌و‌شو بازی کند. که این امر منجر به صرفه‌جویی قابل توجهی در منابع و هم‌چنین حفظ محیط زیست می‌شود.

 

 

 

مقدمه

 پارچه در سراسر جهان وجود دارد و با اهداف گوناگون از آن استفاده می‌شود. براساس گزارشFAO در سال 2008، سرانه مصرف فیبر در جهان معادل 10.4 کیلوگرم بوده است. امروزه بخشی از منسوجات جهت مهار و جلوگیری از رشد میکروارگانیسم‌ها تحت تیمار با بیوسایدها قرار می‌گیرد. تیمار با بیوسایدها جهت محافظت از خود پارچه یا محافظت از مصرف‌کنندگان، مورد استفاده قرار می‌گیرد. بیوساید اصطلاحی کلی است که به عوامل و موادی که باعث از بین بردن و مرگ میکرواورگانیسم‌ها می‌شوند، مانند علف کش، حشره کش، موش کش و... اطلاق می‌شود و اصطلاح تیمار با بیوسایدها یک اصطلاح کلی است که برای منسوجات ضد‌‌میکروبی به‌کار برده می‌شود.

تیمار ضد‌‌میکروبی منسوجات پدیده‌ای نوظهور نیست و چندین دهه است که این محصولات در مراکز فروش در دسترس عموم قرار دارند. پارچه‌های ضد‌‌میکروبی کاربردهای وسیعی دارند. از کاربردهای آن در فضای باز می‌توان چادر، پارچه کرباسی قیراندود عایق آب، سایبان، پرده‌ها، چترهای آفتاب‌گیر، بادبان و لباس‌های ضدآب را نام برد، هم‌چنین کاربردهای‌های داخلی آن شامل پرده‌های حمام و تشک است.

 منسوجات ضد‌‌میکروبی برای تولید لباس‌های ورزشی، تی شرت و جوراب کاربرد دارند. هم‌چنین این نوع منسوجات کاربرد پزشکی هم داشته و در آماده‌سازی بستر بیمار استفاده می‌شوند. در سال 2000 تقریبا صدهزارتن فیبر ضد‌‌میکروبی تولید شده است. بسیاری از ترکیبات جهت ایجاد عملکرد ضد‌‌میکروبی در منسوجات مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال می‌توان به ترکیبات آلی سنتزی مانند؛ تریکلوزان، ترکیبات چهارتایی آمونیوم، پلی بیگوانید، N هالامین و ترکیبات فلزی مانند نقره و ترکیبات ضد‌‌میکروبی مشتق شده از مواد طبیعی مانند کیتوزان اشاره نمود.

برای این‌که بتوان از عوامل ایجاد‌کننده ضد‌‌میکروبی در منسوجات استفاده کرد، به تحقق بسیاری از معیارهای مختلف از جمله اثربخشی علیه میکروارگانیسم ها، مناسب بودن برای فرآوری منسوجات، دوام، ایمنی مناسب و مشخصات زیست‌محیطی نیاز است. بهبود خواص و کیفیت عوامل ایجاد‌کننده خاصیت ضد‌‌میکروبی و هم‌چنین یافتن ترکیبات جدید و بهتر، موضوعات تحقیقاتی است که در حال حاضر در دست بررسی هستند‌ و در چند سال اخیر توجه بسیاری به ترکیبات مشتق شده از مواد طبیعی جلب شده است.

کمیسیون اروپا در مطالعه‌ای، 1546 تُن مواد بیوساید مورد استفاده در الیاف، چرم، لاستیک و مواد پلیمریزه را فهرست کرده است. هم‌چنین این بررسی نشان می‌دهدکه تقاضا برای منسوجات با خواص ضد‌‌میکروبی در حال افزایش است. از آنجا که فعالیت بیولوژیکی عوامل ایجاد‌کننده خاصیت ضد‌‌میکروبی، بر روی موجودات غیر هدف هم تأثیر می‌گذارد، نگرانی‌های بالقوه از تأثیر آن‌ها بر روی محیط زیست و سلامت انسان به‌وجود می‌آید. ارزیابی ایمنی محصولات دارای بیوساید، یکی از حوزه‌های تحقیقاتی مهم محسوب می‌شود. مطالعات زیادی به بررسی میزان ریسک هر کدام از مواد ضد‌‌میکروبی پرداخته است، این مطالعات و مقالات چاپ شده در سال‌های اخیر بر روی منسوجات ضد‌‌میکروبی حاوی نقره و نانونقره متمرکز شده‌اند. به عنوان مثال چندین مقاله در مورد میزان رهایش نقره از پارچه در طی فرآیند شست‌و‌شو و تأثیرات زیست‌محیطی آن منتشر شده است.

مطالعه‌ای که به‌وسیله‌ی کرامر و همکاران در سال 2006 انجام شده، به مشکلات بالقوه زیست‌محیطی و بهداشتی در تیمارهای مختلف منسوجات ضد‌‌میکروبی می‌پردازد و بر ریسک بیشتر تریکلوزان تأکید می‌کند. اما تا به امروز هیچ قطعیتی در ارزیابی مقایسه‌ای ریسک ترکیبات ضد‌‌میکروبی مختلف استفاده شده در منسوجات وجود نداشته است. برای این‌که بتوانیم بررسی و مقایسه درستی از فناوری اعمال خاصیت ضد‌‌میکروبی در منسوجات داشته باشیم، نه تنها مواد ضد‌‌میکروبی بلکه روش تیماردهی آن‌ها هم باید به دقت مورد بررسی قرار گیرد. برای مقایسه صحیح، بسیار مهم است که به بررسی خطرات و مزایای روش‌های مختلف اعمال خاصیت ضد‌‌میکروبی حتی‌الامکان در شرایط یکسان پرداخته و از تمرکز زیاد فقط بر روی ماده ضد‌‌میکروبی خودداری کنیم. بهترین فناوری‌های ضد‌‌میکروبی برای منسوجات باید به‌ گونه‌ای باشد که علاوه‌بر به حداقل رساندن خطرات بالقوه، از دوام در عملکرد آنتی باکتریال محصول نیز برخوردار باشد. این بررسی به دنبال ارائه یک نمای کلی از مواد افزودنی مختلف مورد استفاده بای ایجاد خاصیت ضد‌‌میکروبی در منسوجات است؛ هم‌چنین به بحث در این مورد می‌پردازد ‌که کدام یک از مواد ضد‌‌میکروبی تأثیر بالقوه کم‌تری بر محیط زیست دارد.

 بر اساس مطالعات علمی، اسناد تنظیمی و هم‌چنین اطلاعات بازار، نقره (Ag، از جمله فلز نقره و نانو کلرید نقره) ، تریکلوزان (TCS) ، ترکیبات چهارتایی آمونیوم سیلان (Si-QAC) و پریتیون روی (ZnPT) به عنوان مواد مورد بررسی در این مقاله انتخاب شده‌اند. جدول 1 فرمول شیمیایی و ساختارهای ضد‌‌میکروبی آلی پوشش داده شده در این بررسی را نشان می‌دهد. در این مقاله تجزیه و تحلیل جهانی استفاده از مواد ضد‌‌میکروبی، داده‌های مربوط به میزان کاربردهای ضد‌‌میکروبی، ارزیابی جنبه‌های مختلف سلامت انسان و محیط زیست در چندین دیدگاه مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

 

2. استفاده از ضدمیکروب‌ها در محصولات نساجی

1.2 چرا مواد ضد‌‌میکروبی در منسوجات استفاده می‌شوند؟

منسوجات به دلایل متعددی از جمله علل بازرگانی، بازاریابی و علل کاربردی تحت تیمار ضد‌‌میکروبی قرار می‌گیرند. مواد ضد‌‌میکروبی در منسوجات به طور معمول جهت اعمال بهبود خواص در برابر میکروارگانیسم‌ها، مانند جلوگیری از تخریب پلیمرها، تغییر رنگ و افزایش دوام پارچه به کار می‌روند. استفاده از این مواد موجب افزایش طول عمر استفاده از پارچه خواهد شد. هم‌چنین استفاده از مواد ضد‌‌میکروبی در منسوجات از تشکیل کلونی باکتری‌های ایجاد‌کننده بو بر روی پارچه جلوگیری می‌کند. این نوع منسوجات در محیط‌های کلینیکی که از نظر بهداشتی بسیار حساس هستند نیز کاربرد دارد، زیرا باید امکان تشکیل کلونی‌های باکتریایی و قارچی را بر روی سطوح پارچه‌های مورد استفاده در این بخش و هم‌چنین احتمال سرایت میکروب‌ها از سطح الیاف را به پایین‌ترین حد ممکن برساند. راهبرد‌های مختلفی جهت محافظت و پاکیزگی منسوجات وجود دارد که می‌توان به شست‌و‌شوی منظم و تیمار پارچه با مواد شیمیایی رخت‌شویی اشاره کرد. 

 هدف از اعمال تیمارهای ضد‌‌میکروبی، جایگزینی کلی فرآیند شست‌وشو نیست بلکه این امکان را در اختیار مصرف‌کننده قرار می‌دهد که تعداد دفعات شست‌وشو و هم‌چنین شدت شست‌وشوی پارچه‌ها را کاهش دهد. این امر باعث صرفه‌جویی در مصرف آب و مواد شوینده و کاهش مصرف انرژی می‌شود.

مواد ضد‌‌میکروبی دارای سازوکارهای عمل متفاوتی هستند. اثر ماده ضد‌‌میکروبی ZnPT ناشی از توانایی آن در ایجاد اخلال در حمل و نقل غشاء و فرآیندهای غشایی است. TCS به دیواره سلولی باکتری نفوذ کرده، چندین مکان در سیتوپلاسم سلول را مورد هدف قرار می‌دهد و باعث اختلال در فرآیند سنتز RNA و ماکرومولکول‌های زیستی و سنتز اسیدهای چرب و هم‌چنین اخلال در عملکرد مکان‌هایی از غشا می‌شود.

ترکیبات چهارگانه آمونیوم، مانند Si-QACs به صورت غیر قابل برگشت به فسفولیپیدها و پروتئین‌های غشا متصل شده و در نتیجه نفوذپذیری غشا کاهش می‌یابد.

 باکتری کشی نقره با چندین سازوکار اعمال می‌شود، یون نقره (Ag+) توانایی برقراری اتصال قوی با دی سولفید (S-S) و گروه سولفهیدریل (-SH) که در پروتئین‌های دیواره سلولی وجود دارند، را دارد. هم‌چنین یون نقره (Ag+) فرآیند‌های متابولیک که به‌وسیله‌ی جابه‌جایی یون‌های فلزی ضروری مانند (Ca2+) و (Zn2+) انجام می‌شود را مختل نموده که این اختلال منجر به مرگ سلولی می‌شود.

 

2.2 منسوجات تولیدی با استفاده از ضدمیکروب‌ها

نوع تیمار ضد‌‌میکروبی و پارامترهای مهم آن بستگی به مورد مصرف منسوجات تهیه شده دارد. به عنوان مثال، پروفایل سمّیت برای منسوجاتی که به عنوان پوشاک استفاده می‌شوند و در ارتباط مستقیم با پوست بدن انسان هستند بسیار مهم است، اما در مورد منسوجاتی که در فضای آزاد مورد استفاده قرار می‌گیرند پایداری مواد ضد‌‌میکروبی در برابر نور حائز اهمیت است.

 

در اینجا نقاط قوت و ضعف هر کدام از این مواد ضد‌‌میکروبی (Ag,TCS,Si-QAC,ZNPT) بر اساس نیازهای مصرف‌کننده نهایی، مورد بررسی و بحث قرار می‌گیرد.

همان‌طور که در جدول شماره 2 نشان داده شده، نقره، تریکلوزان و ترکیبات چهارگانه آمونیوم به صورت رایج در پارچه‌های مورد استفاده در پوشاک کاربرد دارند. نقره و ترکیبات چهارگانه آمونیوم کاربرد گسترده‌ای در پزشکی دارند و ZNPT برای منسوجاتی که در ارتباط مستقیم با پوست نیستند، مانند منسوجات داخل تشک مطلوب است. دیگر ترکیبات آلی مانند (OIT) و (BIT) و (OBPA) برای پوشش‌هایی که در ارتباط مستقیم با بدن نیستد کاربرد دارند.

 

3- تولید مواد ضد‌‌میکروبی

امروزه میزان تولید مواد ضد‌‌میکروبی برای استفاده در منسوجات، متنوع و شامل ترکیبات با میزان تولید بسیار زیاد تا محصولاتی با میزان تولید بسیار کم و محدود است. رایج‌ترین ترکیبات ضد‌‌میکروبی که در منسوجات استفاده می‌شوند شامل فلزات و نمک‌های فلزی مانند نقره، ترکیبات چهارگانه آمونیوم مانند QAC، فنول‌های هالوژنه مانند تریکلوزان، کمپلکس آلی- فلزی مانند پریتیون روی، پلی بیگوانید‌ها مانند بیگوانید پلی هگزامتیلن (PHMB) و ترکیبات N هالامین هستند‌.

از نظر میزان تولید به ترتیب QAC، فنول‌ها، ترکیبات آلی- فلزی، بیگوانیدها و نقره غالب‌ترین ترکیبات موجود در بازار بوده‌اند. شکل 1 میزان تیمار منسوجات با نقره در سال 2004 را به اندازه 9درصد کل بازار نشان می‌دهد؛ این میزان در سال 2011 به میزان تخمینی 25درصد افزایش پیدا کرده است. افزایش معنی دار کمیت نقره نشان می‌دهد که نقره جایگزین ترکیبات آلی مصنوعی شده است.

 

حجم نسبی بازار مصرف مواد ضد‌‌میکروبی در منسوجات با توجه به اطلاعات تجاری به شرح زیر است (به ترتیب از بالاترین مقدار به پایین‌ترین مقدار) :

QAC>phenolics>TCS>ZnPT>PHMB>OIT>tolysulfone>TCMTB>DCOIT>sodium pyrithione>silver

منابع علمی و اطلاعات تجاری نشان می‌دهد که نقره، TCS، Si-QACs و ZnPT بیشترین حجم بازار را به خود اختصاص می‌دهند، بنابراین، در این مقاله مروری به بررسی و بحث در مورد این چهار گروه مواد شیمیایی پرداخته خواهد شد.

 

3.1 نقره

نقره به علت خواص منحصر به‌فردی مانند هدایت الکتریکی، هدایت گرمایی، انعکاس نوری و اثرات ضد‌‌میکروبی، فلز مهمی در صنعت بشمار رفته، در فرآیندهای مختلف تولید به کار می‌رود. بررسی سالانه مؤسسه نقره[1] میزان تقاضای جهانی نقره در سال 2010 را 27 هزار و 333 تن اعلام کرده است. این مؤسسه بر اساس اطلاعاتی که از تهیه کنندگان نقره جمع آوری کرده، برآورد سهم بازار از تمام کاربردهای نقره را شامل 38.2درصد در کاربردهای صنعتی، 32.5درصد در جواهرات نقره، 23.8درصد برای عکاسی، 3.1درصد در ساخت سکه‌ها و مدال و معادل 1.9درصد به عنوان سرمایه‌گذاری گزارش کرده است. سهم بازار کاربردهای صنعتی (مانند سیستم‌های الکتریکی، پانل‌های فتوولتاییک و دستگاه‌های دستی) در حال افزایش و سهم بازار کاربردهای عکاسی رو به کاهش است. سهم بازار نقره برای کاربرد بیوساید کم‌تر از 0.5 درصد محاسبه شده است که معادل 140 تن در کل برآورد می‌شود. در مطالعه‌ای که به‌وسیله‌ی Hund-Rinke و همکارانش انجام شده سهم بازار کاربرد بیوساید با سهم بازار دیگر کاربردهای نقره مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. در سال 2011، Burkhardt و همکارانش از گزارش Hund-Rinke مطالبی را اقتباس نموده و سهم بازار کاربرد بیوساید نقره را بین 0.2تا 0.5درصد (معادل56 تا140 تن) تخمین زده‌اند و براساس برآورد دیگری که مؤسسه نقره برای کاربرد نوظهور بیوساید نقره و نانونقره انجام داده است، سهم بازار این کاربرد معادل 129 تن محاسبه شده است. (جدول شماره3)

از داده‌هایی که از کاربرد شکل‌های مختلف نقره بر روی منسوجات در اروپا، و کاربرد آن به عنوان بیوساید در آمریکا به دست آمده، دو تخمین دیگر برای محاسبه مصرف جهانی نقره نیز به دست آمده‌است. این تخمین بر اساس میزان مصرف نقره به عنوان بیوساید در کشورهای OECD و تعمیم آن بر اساس جمعیت به دست آمده است. نتایج این تعمیم، میزان مصرف نقره با کاربرد بیوساید را 29 و 85 تن محاسبه کرده است. این 29 تا 140 تن نقره که به عنوان بیوساید مطرح می‌شوند در موارد مختلفی مانند تیمار آب، دترجنت‌ها و نرم‌کننده ها، رنگ‌ها، پلاستیک، کاربردهای پزشکی، تجهیزات بهداشتی و هم‌چنین فیبرها و منسوجات مورد استفاده قرار می‌گیرند. دو دهه پیش 90درصد کاربرد بیوساید نقره در فیلترهای آب و 3درصد آن به عنوان جلبک‌کُش مورد استفاده قرار می‌گرفت. اما اخیراً تخمین زده شده که متوسط جهانی مصرف نقره به عنوان بیوساید معادل 68درصد در تیمارهای آب و 32درصد برای دیگر کاربردهاست. اگر به صورت خوشبینانه فرض کنیم 32درصد که برای کاربردهای دیگر ذکر شده است تماماً جهت کاربرد بیوساید نقره در منسوجات بوده، می‌توان در نظر گرفت که مصرف جهانی نقره به این منظور معادل 9 تا 45 تن بوده است. (جدول 2)

در سال 2004 مطالعات کمّی بازار نشان داد که کم‌تر از 3.5 تن نقره در منسوجات استفاده شده است، که اگر به کار بردن نقره به منظور بیوساید را جدا از این مقدار در نظر بگیریم، علی رغم افزایش محبوبیت استفاده از نقره جهت تولید منسوجات ضد‌‌میکروبی در دهه گذشته، باز هم به عدد و میزان کم‌تری از مصرف جهانی نقره بدین منظور خواهیم رسید. نقره بیوساید به شکل‌های مختلفی وجود دارد که منابع یون نقره (Ag+) به‌شمار می‌آیند. نقره به صورت یون بیشترین تأثیر ضد‌‌میکروبی را دارد. سه گروه اصلی نقره برای کاربرد ضد‌‌میکروبی به صورت تجاری موجود است که شامل مبدل یون نقره، نمک‌های نقره و فلز نقره است.

مبادله کنندگان یون نقره شامل فسفات زیرکونیوم نقره، زئولیت نقره و شیشه‌های نقره است. نمک‌های نقره عبارتند از؛ کلرید نقره (AgCl) ، کلرید نانونقره و میکروکامپوزیت کلرید نقره که حاوی نانوذرات کلرید نقره متصل به دی اکسید تیتانیوم به عنوان ماده حامل است. مواد فلزی نقره شامل رشته‌های فلز نقره، الیاف پوشش داده شده با روش الکترولیز، نانونقره فلزی و میکروکامپوزیت فلزی نقره است.

 اطلاعات بازار مربوط به تولید کنندگان در اروپا نشان داد که نمک‌های نقره (از جمله کلرید نقره) به طور گسترده در پارچه و در منسوجات 79درصد از نمک‌های نقره استفاده می‌شود. در حالی که نقره فلزی و مبدل یون نقره 13درصد و 8درصد استفاده می‌شود. در گزارش این داده‌ها تمایزی بین نانوذرات نقره و نقره به صورت توده در نظر گرفته نشده است.

 

اصطلاح نانونقره به صورت متداول به نقره فلزی نسبت داده می‌شود، هم‌چنین بخشی از نمک‌های نقره که بر اساس تعریف در سه بُعد در مقیاس 1 تا 100 نانومتر باشد نیز نانونقره محسوب می‌شوند. بر اساس تعریف سازمان بین المللی استاندارد، یک نانوذره به ذره‌ای گفته می‌شود که در سه بعد مقیاس 1 تا 100 نانومتر داشته باشد. با این جزییات، بین 13 تا 79 درصد از تمام نقره مصرفی در منسوجات (معادل 9 تا 45 تن) ، ممکن است به فرم نانونقره مورد استفاده قرار گرفته شده باشد (معادل 1.2 تا 36 تن در سطح جهان). برای تأیید این امر و تخمین میزان استفاده از نانونقره در منسوجات، از اطلاعات اضافی منتج شده از یک برآورد مستقل بهره گرفته‌ایم. این اطلاعات در خصوص میزان مصرف نانونقره، متناسب با جمعیت کشورهای عضو OECD برآورد شده است. این محاسبه نشان می‌دهد که مصرف جهانی نانونقره بر اساس داده‌های مربوط به تولید نانونقره در ایالات متحده آمریکا، ژاپن و اروپا برابر 53 تن است و بر اساس داده‌های ایالات متحده برابر 11 تا80 تن و بر اساس داده‌های تولید در اروپا، چیزی بین 13 تا 55 تن بوده است. مطابق مطالعه Piccinno و همکاران در سال 2012 سهم کل نانونقره مورد استفاده در منسوجات در محدوده 30 تا 50 درصد است؛ این یعنی کل نانونقره مورد استفاده در منسوجات بین 3.4 تا 40 تن در سال است. این داده‌ها محدوده تولید نانونقره را بین 1.2 تا 36 تن نشان می‌دهند. اما باید این احتمال در نظر گرفته شود که حجم واقعی استفاده، چیزی نزدیک به حد پایین این محدوده باشد.

 

2.3 تریکلوزان

تریکلوزان (2,4,4′-trichloro-2′-hydroxydiphenyl ether) متعلق به خانواده ترکیبات فنول کلره است. این ترکیب به عنوان ماده ضد‌‌میکروبی و ماده نگهدارنده، به صورت گسترده در مواد ضدعفونی کننده، صابون، خمیر دندان، منسوجات و محصولات بهداشت شخصی از قبیل شامپو و دئودورانت استفاده می‌شود. بر اساس گزارش Dye و همکاران در سال 2011 تولید جهانی تریکلوزان معادل1500 تن است؛ 350 تن در اروپا و 450 تن در ایالات متحده آمریکا. در این گزارش حجم سالانه تولید و واردات تریکلوزان به ترتیب 10 تا 1000 تن در اتحادیه اروپا گزارش شده است. کمیته علمی ایمنی مصرف‌کننده (SCCS) در سال 2010 مصرف سالانه تریکلوزان را 450 تن در اتحادیه اروپا برآورد کرده است. تریکلوزان در وهله اول در بخش بهداشت شخصی کاربرد ویژه‌ای دارد به‌طوری که در استرالیا تا 49درصد میزان مصرف تریکلوزان در بخش محصولات بهداشت شخصی و لوازم آرایشی است.

تریکلوزان در اتحادیه اروپا، 85 درصد در محصولات بهداشت شخصی، 10 درصد برای مواد در تماس با غذا و تنها 5 درصد در منسوجات مورد استفاده قرار می‌گیرد. با فرض این‌که 5 درصد از مصرف جهانی تریکلوزان معادل 1500 تن در بخش تولید منسوجات مورد استفاده قرار می‌گیرد، می‌توان برآورد کرد که 75 تن در سراسر جهان برای تیمار در نساجی استفاده می‌شود. با توجه به اطلاعات تجاری در سال 2004 مصرف تریکلوزان در نساجی 210 تن بوده است که معادل 15درصد کل حجم تولید سالیانه جهانی این ماده است. میزان مصرف جهانی تریکلوزان در صنعت نساجی 5 تا 15 درصد است که این سهم در مقایسه با سهم دیگر صنایع، سهم کوچکی از مصرف جهانی تریکلوزان محسوب می‌شود. میزان تولید جهانی تریکلوزان (1500 تن) چندین برابر بیشتر از تولید جهانی نقره بیوساید (29 تا40 تن) بوده و مصرف تریکلوزان در صنعت نساجی (75 تا210 تن) حداقل دو برابر مصرف نقره بیوساید در صنعت نساجی (9 تا45 تن) است.

 

3.3 ترکیبات چهارگانه آمونیوم سیلان

 ترکیبات چهارگانه آمونیوم (QAC) ، یک گونه شیمیایی از عوامل فعال سطحی کاتیونی هستند. از آن‌ها به عنوان بیوساید در صنعت نساجی و به عنوان ماده کمکی در برخی مراحل فرآیند تولید منسوجات استفاده می‌شود. به طور مثال به عنوان پیش تیمار پارچه قبل از مرحله رنگ آمیزی و برای بهبود کیفیت و بعد از اتمام این مرحله، به عنوان آنتی استاتیک، نرم‌کننده و دترجنت نیز استفاده می‌شود. به علت خاصیت ضد‌‌میکروبی این ترکیبات، به عنوان محلول ضدعفونی‌کننده در بخش مواد غذایی و هم‌چنین در زمینه پزشکی و در محصولات گیاه‌پزشکی و دارویی نیز استفاده می‌شود.

QAC نشان دهنده یک گروه متنوع و پرتعداد از ترکیبات است که 191 ترکیب این گروه در بانک اطلاعاتی آفت کش‌ها (PAN) ذکر شده است. به صورت متداول اصطلاح ترکیبات چهارگانه آمونیوم (QAC) به زیرگروه ترکیبات خطی آلکیل آمونیوم که از گروه هیدروفوب زنجیره آلکیل و بخش هیدروفیل تشکیل شده است، اطلاق می‌شود. برای تیمار ضد‌‌میکروبی منسوجات به طور عمده از ترکیبات حاوی زنجیره آلکیل طولانی (12 تا 18 اتم کربن) استفاده می‌شود. ترکیب غالب که در این بررسی در نظر گرفته شده، یک آلکیل آمونیوم خطی QAC بر اساس ترکیبات چهارگانه آمونیوم است.

 اطلاعات موجود در متون علمی راجع به QAC و مصرف Si-QAC در منسوجات محدود است. Uhl و همکاران در سال 2005 مصرف جهانی سورفاکتانت‌های کاتیونی و آمفوتریک را یک میلیون و160 هزار تن گزارش کرده‌اند و اظهار داشتند که بزرگ‌ترین سهم مصرف این مواد به عنوان نرم‌کننده پارچه، لوازم آرایش و ترکیبات کمکی و بهبود دهنده در نساجی بوده است. براساس گزارش Wahle و Falkowski تنها 4درصد سورفکتانت‌های کاتیونی به منظور بیوساید استفاده شده است. در ایالات متحده آمریکا 344 هزار تن QAC برای فروش به مشتری تولید شده است. بر اساس داده‌های حاصل از اطلاعات بازار در سال 2004 میزان مصرف جهانی QAC بیوساید در منسوجات معادل 1128 تن بوده که بیشترین میزان مصرف در بین مشتقات QAC مربوط به تری متوکسی سیلیل (3-Si_QAC) و پروپیل دی متیل کلرید آمونیوم بوده است. در مقایسه با کل میزان مصرف QAC در تمام فرم‌ها درجهان، این مقدار مصرف، عدد کوچکی به‌شمار می‌آید. به هرصورت به نظر می‌آید که میزان مصرف QAC جهت تولید منسوجات ضد‌‌میکروبی، نسبت به نقره و تریکلوزان بیشترین میزان استفاده را به خود اختصاص داده است.

 

4.3 پریتیون روی (ZnPT)

پریتیون روی، ترکیبی فلزی آلی است که به عنوان ماده ضد‌‌میکروبی در مورد طیف وسیعی از میکروارگانیسم‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ترکیب از رشد باکتری‌ها، قارچ‌ها، جلبک‌ها و کپک‌ها جلوگیری می‌کند. پریتیون روی به علت خاصیت ضد‌‌میکروبی در بسیاری از محصولات مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ترکیب برای چندین دهه در شامپوهای ضدشوره به عنوان قارچ کش استفاده می‌شده است. پریتیون روی هم‌چنین به عنوان ماده ضدرسوب به جای ترکیبات قلع در کشتی‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. کاربردهای معمول آن عبارتند از کاربرد در صنعت نساجی، چسب، رنگ، سیم یا کابل عایق و پوشش کف. سهم اصلی مصرف ZnPT مربوط به استفاده غیر نساجی و عمدتاً برای درمان شوره سر، شوره درماتیت و پسوریازیس است.

Lamore و همکاران در سال 2010 میزان مصرف پریتیون روی در ایالات متحده آمریکا جهت کاربرد در کرم‌ها، اسپری‌ها و شامپو را بیشتر از 450 تن گزارش کرده‌اند. جهت محاسبه میزان سرانه جهانی مصرف پریتیون روی، میزان مصرف در کشورهای OECD برآورد شده و به کل تعمیم داده شده است. بر اساس داده‌های حاصل، میزان مصرف جهانی پریتیون روی بیش از 1800 تن در بخش بهداشت شخصی بوده است. بر اساس اطلاعات تجاری میزان مصرف پریتیون روی در بخش نساجی در سال 2004 معادل 100 تن بوده که در مقایسه با دیگر ترکیبات ضد‌‌میکروبی منسوجات پریتیون روی کم‌تر از تریکلوزان و Si-QAC مورد استفاده قرار گرفته است. اما، نسبت به نقره در این مقایسه در مقام سوم قرار می‌گیرد. اطلاعات مربوط به میزان تولید این مواد و میزان مصرف در بخش نساجی در جدول شماره 5 نشان داده شده است.

 

 

4- کاربرد ضد‌‌میکروبی بر روی منسوجات

4.1. میزان و نرخ استعمال

یکی از عواملی که فعالیت ضد‌‌میکروبی مواد بیوساید را تحت تأثیر قرار می‌دهد، غلظت مواد است. غلظت مواد ضد‌‌میکروبی در محصولات نساجی (میزان و نرخ استعمال) جهت اعمال اثر ضد‌‌میکروبی به چندین عامل بستگی دارد، که عبارتند از: نوع عامل ضد‌‌میکروبی، هدف و کاربرد، به‌عبارتی هدف تعیین شده برای منسوجات تیمار شده، (به عنوان مثال کاربرد در بخش پزشکی در مقایسه با تیمار مورد نیاز جهت پوشاک عمومی) ، ساختار پارچه، تثبیت عامل ضد‌‌میکروبی بر روی پارچه، ثبات در طول استفاده (دوام) ، فرآیند اعمال تیمار ضد‌‌میکروبی (تیمار در حالت فله و کلی یا تیمار ضد‌‌میکروبی موضعی).

به منظور بررسی میزان استفاده از محصولات نساجی تیمار شده با نقره، TCS، Si-QAC و ZnPT، تجزیه و تحلیل محصولات نساجی ضد‌‌میکروبی ثبت شده در ایالات متحده انجام شد. میزان مواد ضد‌‌میکروبی ساخته شده و نرخ استعمال توصیه شده که در برچسب هر محصول ثبت شده، از فهرستی که به‌وسیله‌ی سازمان ملی بازیابی اطلاعات آفت کش‌ها (NPIRS[2], 2012) تهیه شده بود، استخراج شد. این سازمان به بررسی فرم‌های مختلف مواد ضد‌‌میکروبی مورد استفاده در صنعت نساجی پرداخته و به هرکدام از مواد و به هر فرم به‌خصوص یک کد PC در پایگاه داده آفت کش‌ها (PAN) داده شده است. این کدها عبارتند از نقره فلزی (کد 72501) ، نانونقره (کد 72599) ، کلرید نقره (کد 72506) ، زئولیت نقره (کد 221700) ، TCS (کد 54901) ، انواع مختلف Si-QAC (کدهای 107401و 107403 و107409 و169160) ZnPT (کد 88002).

بیشترین میزان ثبت در گروه "نقره فلزی" بوده که مربوط به الیاف پوشش داده شده با فرم‌های مختلف نقره، شامل تعدادی از زئولیت‌ها و کمپلکس فسفات‌ها بوده است. برای تجزیه و تحلیل داده‌ها، زئولیت نقره با زئولیت‌های نقره فهرست‌شده با کد 221700 را با هم در نظر گرفتیم، هم‌چنین فسفات‌ها نیز از این مطالعه حذف شدند. به علاوه محصولات حاوی نقره ثبت شده با عنوان "نانونقره" می‌تواند از ذرات فلز نقره نیز تشکیل شده باشد. بنابراین گروه "نقره فلزی" به عنوان " نقره حالت توده (Bulk) " دوباره نامگذاری شد.

برای هر کدام از مواد ضد‌‌میکروبی، بین 1 تا 22 محصول ثبت‌شده با میزان نرخ استعمال توصیه شده برای منسوجات، موجود است. غلظت توصیه شده ماده فعال معمولا به عنوان جرم فعال در هر واحد وزن خشک پارچه (میلی گرم بر کیلوگرم پارچه و یا PPM) ذکر می‌شود.

در برخی از محصولات ثبت شده، بنا به کاربرد مورد نظر، میزان غلظت توصیه شده متفاوت است (به عنوان مثال پوشاک در مقابل تشک) و یا از روش‌های مختلف تلفیق ذره ضد‌‌میکروبی با پارچه استفاده می‌شود. (به عنوان مثال تلفیق به صورت موضعی و یا اختلاط با الیاف مصنوعی) و در برخی از اطلاعات ثبت شده تنها توصیه‌های کلی‌تر از میزان نرخ استعمال ذکر شده است. به منظور به دست آوردن متوسط میزان مصرف ​​برای هر نوع عامل ضد‌‌میکروبی، برخی از داده‌های ورودی بیشتر پردازش شده است. اگر دامنه احتمالی مربوط به نرخ و میزان استعمال برای هر کاربرد و نوع پارچه ذکر شده بود، هرکدام از این اعداد به عنوان تک داده در آنالیز منظور می‌شد. اگر مقدار حداکثر و حداقل مشخص بود، تمام داده‌ها در بین این دو مقدار در نظر گرفته می‌شد.

اگر فقط حداکثر میزان مصرف مشخص بود، از روش محاسبه مونت کارلو برای ایجاد داده‌های تصادفی (که در زیر این حداکثر مقدار توزیع یکسان دارند) استفاده می‌شد. تعداد این داده‌ها برای هر ترکیب، برابر با حداکثر تعداد داده‌های سایر محصولات ثبت شده از همان ترکیب است. این محاسبات با استفاده از محیط نرم افزار آماری انجام شد. نتایج تجزیه و تحلیل، به عنوان میانه با چارک 75/25درصد ​​نشان می‌دهد، نرخ‌های استعمال توصیه شده طیف گسترده‌ای (شکل 3) را شامل می‌شود.

کوچک‌ترین میزان نرخ استعمال توصیه شده (بر اساس وزن) برای گروه نانونقره با محدوده مصرف 10 تا 100 میلی گرم بر کیلوگرم (با میانه​​: 55 میلی گرم بر کیلوگرم) مشاهده شد. بیشترین نرخ استعمال در مورد نقره مربوط به حالت توده و غیر نانویی این فلز بوده است (به عنوان مثال الیاف پوشش داده شده با نقره) با حداکثر میزان کاربرد 40 هزار میلی گرم بر کیلوگرم و متوسط ​12990 میلی گرم بر کیلوگرم مشاهده شده است. رتبه‌بندی میزان مصرف برای ایجاد خاصیت ضد‌‌میکروبی برای ترکیبات آلی، از بیشترین میزان مصرف به کم‌ترین میزان مصرف، به ترتیب برابر است با: TCS> QAC> ZnPT، به ترتیب با میانه 6426 میلی گرم بر کیلوگرم، 5439 میلی گرم بر کیلوگرم و 3263 میلی گرم بر کیلوگرم (جدول 5).

 میزان استفاده از کلرید نقره (میانه ​​753 میلی گرم بر کیلوگرم) و زئولیت نقره (میانه ​​617 میلی گرم بر کیلوگرم) از نظر رتبه‌بندی کمیت، مابین نانونقره و ترکیبات آلی قرار می‌گیرند. میزان نرخ استعمال ترکیبات ضد‌‌میکروبی توصیه شده مبسوط در لیست محصولات، لزوماً منعکس‌کننده میزان مواد ضد‌‌میکروبی استعمال شده واقعی در محصولات نساجی موجود در بازار نیست. بنابراین داده‌های غلظت ترکیبات ضد‌‌میکروبی در محصولات نساجی از متون علمی مختلف گردآوری شده است (جدول4).

 محدوده اندازه‌گیری میزان نقره درچندین محصول نساجی حاوی نقره بین 16 هزارم تا 270 هزارم میلی گرم بر کیلوگرم بود. حداکثر مقدار نقره در ماسک‌های پزشکی مشاهده شده که با توجه به غلظت بسیار بالا، احتمالاً حاوی نقره به فرم سیم‌های فلزی است. کوچک‌ترین غلظت اندازه‌گیری شده تریکلوزان در مقالات انتخاب شده 7 میلی گرم بر کیلوگرم و بیشترین غلظت اندازه‌گیری شده تریکلوزان 195 میلی گرم بر کیلوگرم گزارش شده بود. میزان غلظت مورد استفاده نقره در مقالات، مطابقت معناداری با غلظت توصیه شده دارد (شکل. 3). اما باید توجه داشت که محتوای تریکلوزان اندازه‌گیری شده از میزان مصرف استعمال توصیه‌شده بسیار پایین‌تر است. این امر ممکن است به این دلیل باشد که نرخ میزان استعمال ذکر شده در شکل 3 مربوط به طیف گسترده‌ای از محصولات نساجی مختلف با کاربردهای مختلف است، در حالی که در مقالات علمی، بررسی و آزمایش بر روی یک محصول نساجی ضد‌‌میکروبی به‌خصوص انجام می‌شود.

 غلظت ضد‌‌میکروبی نقره و تریکلوزان به صورت تجربی و آزمایشگاهی مشخص شده است. در مورد Si-QAC بر اساس فهرست، مقدار 2500 میلی گرم بر کیلوگرم توصیه شده است. غلظت مورد استفاده در تیمار منسوجات با ZnPT به‌وسیله‌ی USEPA حدود 600 تا2000 میلی گرم بر کیلوگرم مشخص شده است.

 

2.4 دوام

دوام تیمارهای ضد‌‌میکروبی پارچه بر اصل ماندگاری و حصول اطمینان از حفظ عملکرد بیوساید پارچه در طول مدت استفاده، استوار است. شست‌وشو و پوشیدن پارچه‌های بیوساید باعث ازبین رفتن تدریجی خاصیت ضد‌‌میکروبی آن‌ها می‌شود. این امر عمدتاً به دلیل انحلال ماده فعال و یا آسیب مکانیکی به بافت و یا سطح پارچه اتفاق می‌افتد. این انحلال پیشرونده تا آنجا ادامه می‌یابد که غلظت ماده ضد‌‌میکروبی موجود در پارچه به کم‌تر از میزان غلظت فعال (غلظت مورد نیاز جهت جلوگیری از رشد میکروارگانیسم‌ها) رسیده، در نتیجه پارچه دیگر کارکرد ضد‌‌میکروبی نخواهد داشت. مدت زمان شست‌وشو یک پارامتر کلیدی مهم و تأثیرگذار برای ارزیابی عملکرد ضد‌‌میکروبی پارچه است. Worley و همکاران در سال 2005 گزارش کردند در صورتی که تیمار ضد‌‌میکروبی با روش‌های صنعتی و به‌درستی اعمال شود، دوام خاصیت ضد‌‌میکروبی باید حداقل تا50 بار شست‌وشو با ماشین لباسشویی حفظ شود. این یک بخش روتین از ارزیابی‌های صنعتی تیمار‌های ضد‌‌میکروبی است. برای انجام تست فعالیت در نساجی ابتدا پارچه اولیه تازه تولید شده و نشسته را با پارچه پس از یک سری شست‌و‌شو و چندین سری شست‌وشو با یکدیگر مقایسه می‌کنند. تیماری که با پائین‌ترین میزان مصرف ماده ضد‌‌میکروبی، بیشترین مدت زمان شست‌وشو را به خود اختصاص دهد (غلظت فعال) از نظر تجاری مورد توجه قرار می‌گیرد، بنابراین تمایل شدیدی نسبت به کارآمد‌ترین و پربازده‌ترین تیمار ضد‌‌میکروبی وجود دارد.

 نتایج حاصل از آزمون‌های ارزیابی دوام معمول در صنعت به طور کلی در متون علمی در دسترس نیست، با این حال برخی از مطالعات به بررسی شسته شدن نقره، شسته شدن TCS، شسته شدن Si-QAC و شسته شدن ZnPT از پارچه پرداخته‌اند. از داده‌های گزارش شده در این متون علمی نمی‌توان تعیین دقیق دوام نسبی مواد مختلف را انجام داد. زیرا، دوام و ماندگاری تحت تأثیر عوامل بسیار مختلفی است. آزمایش‌ها و مطالعات طرح شده برای بررسی فاکتور دوام و ماندگاری، هم‌چنین محصولات و مواد نساجی مورد بررسی بسیار متنوع و مختلف است. بنابراین، کار تدوین مقایسه‌ای جامع، از دوام پارچه‌های ضد‌‌میکروبی مختلف بسیار دشوار است. اگر از مصرف‌کننده محصولات برای ارزیابی دوام کمک گرفته شود، می‌توان اطلاعات کمّی مناسبی از دوام و ماندگاری منسوجات ضد‌‌میکروبی به‌دست آورد.

فرآیند تولید نیز در ارزیابی میزان دوام و ماندگاری بسیار اهمیت دارد. به عنوان مثال، این امکان وجود دارد که ماده فعال در مراحل مختلف فرآیند صنعتی تولید پارچه اضافه شود، مانند اضافه شدن در هنگام تنیدن الیاف مصنوعی و یا می‌توان تیمار ماده ضد‌‌میکروبی را به صورت موضعی در مرحله نهایی اعمال کرد. در هرصورت جهت بهبود دوام خاصیت ضد‌‌میکروبی، ماده باید به صورت قوی در محصول تثبیت شود. همان‌طور که در بخش1.4 بحث شد، معمولاً تیمارهای ضد‌‌میکروبی دارای طیف وسیعی از میزان مصرف توصیه‌شده هستند. شکل 3 منعکس‌کننده مقدار ماده فعال مورد نیاز برای ارائه عملکرد رقابتی (از جمله دوام شستن) است و به همین ترتیب این مقادیر نشان دهنده افزایش سود تجاری بین غلظت و دوام برای مواد فعال مختلف است.

 

5. مشخصات محیط زیست و بهداشت

1.5. رفتار در محیط زیست

رفتار مواد ضد‌‌میکروبی را می‌توان با بررسی خصوصیات متفاوت آن‌ها در محیط زیست و خطرات آن‌ها ارزیابی کرد. در این بخش ترکیبات نقره، تریکلوزان، Si-QAC و ZnPT انتخاب شده‌اند که مهم‌ترین خصوصیات زیست‌محیطی آن‌ها با یکدیگر مقایسه می‌شود. اگر این مواد ضد‌‌میکروبی از منسوجات رهایش پیدا کنند، و در تصفیه خانه فاضلاب حذف نشوند در نهایت ممکن است در محیط‌های آبی انباشته شده و سبب پیدایش خطرات زیست‌محیطی شود.

مطالعات مختلف نشان داده است، کسر بزرگی از نقره، نانونقره و تریکلوزان به طور موثر در تصفیه خانه فاضلاب حذف می‌شود. در منابع این مقدار برای نقره 85-99درصد، برای نانونقره و AgCl > 95درصد و برای تریکلوزان 90 تا 96درصد گزارش شده است. علاوه‌بر حذف از طریق رسوب، فرسایش نیز فرآیند مهمی است که منجر به از بین رفتن این ترکیبات در فاضلاب و در محیط‌های آبی می‌شود. به عنوان مثال، تریکلوزان تحت شرایط هوازی تجزیه می‌شود ولی تحت شرایط بی‌هوازی در محیط باقی می‌ماند. نیمه‌عمر تجزیه شیمیایی تریکلوزان بر اثر نیروی تابشی (روند اصلی تخریب) 41 دقیقه و نیمه‌عمر در دریاچه 10 روز اندازه‌گیری شده است.

در مقالات منتشر شده داده‌هایی در مورد حذف Si-QAC و ZnPT از فاضلاب در دسترس نیست. با این حال نتایج حاصل از یک آزمایش تخریب هوازی در لجن فعال، نشان داده که Si-QAC زیست‌تخریب‌پذیر بوده و به آسانی پس از 6 روز، 70درصد از آن تخریب شده است. هم‌چنین انتظار می‌رود که واکنش هیدرولیز این ماده نیز به سرعت انجام شود. یکی از دلایلی که ZnPT به عنوان ماده ضد‌‌میکروبی مناسب در رنگ‌های ضدرسوب در نظر گرفته می‌شود، این است که فرآیند تخریب آن بسیار سریع بود، روند تخریب اولیه این ماده با فرآیند تجزیه شیمیایی بر اثر نیروی تابشی (فوتولیز، نیمه‌عمری کم‌تر از 30 دقیقه دارد. درصورتی که فرآیند تجزیه، بیولوژیکی باشد نیمه‌عمر این ماده کم‌تر از 2 ساعت است.

بر اساس تعریف، مواد معدنی مانند نقره و نانونقره زیست تخریب‌پذیر نیستند. با این حال، همه فرم‌های مختلف نقره در معرض فرآیندهای تغییر و دگرگونی قرار می‌گیرند که احتمالاً منجر به حذف آن‌ها از محیط‌های آبی می‌شود. گزارش شده است که نانونقره با شکل‌گیری کمپلکس پایدار سولفید بر روی سطح تثبیت می‌شود. سولفید نقره بسیار انحلال ناپذیر است و سمی بودن آن نسبت به نانونقره بسیار کم‌تر است. اما از نظر جذب به موجودات زنده قوی‌تر از نقره حل شده و یا نانونقره است. تشکیل سولفید نقره باعث کاهش خطر ابتلا به مسمومیت ناشی از ترکیبات مبتنی بر نقره در محیط‌های آبی می‌شود. ولی در مورد محصولات ناشی از تخریب تریکلوزان مانند شکل‌گیری متیل تریکلوزان، ماده ثانویه به مراتب سمی‌تر از ترکیبات اولیه است. اما محصولات ناشی از تخریب پریتیون روی (ZnPT) سمیت کم‌تری نسبت به مواد اولیه دارند و در نتیجه نگرانی کم‌تری نسبت به این ترکیبات و محصولات ناشی از تخریب آن‌ها وجود دارد. رهاسازی این مواد ضد‌‌میکروبی در محیط زیست باعث تخریب باکتری‌های نیتریفیکاسیون (این باکتری‌ها عمل تثبیت ازت را در محیط زیست انجام می‌دهند) می‌شود. ایجاد اختلال در این باکتری‌ها باعث تأثیرات بسیار منفی بر رشد گیاهان می‌گردد. گزارش شده که غلظت پائین تریکلوزان بر روی باکتری‌های نیتریفیکاسیون تأثیرگذار نیست.

 در مورد نقره، مقالات علمی نتایج متناقضی را نشان می‌دهند. Choi و Hu درسال 2009 تأثیر ممانعت کنندگی نانونقره در فرآیند نیتریفیکاسیون را گزارش کرده‌اند. آن‌ها این نتایج را از حضور نانونقره در ماتریس شبیه‌سازی شده فاضلاب به فرم ایده‌ال به دست آورده‌اند. در حالی که Burkhardt و همکاران در سال 2010 هیچ اثری از نانونقره در نیتریفیکاسیون در دنیای واقعی و فاضلاب مشاهده نکردند. به طور مشابه Kaegi و همکاران در سال 2011 نشان دادند که نقره تأثیر مهم و معنی داری بر عملکرد فرآیندهای تصفیه خانه فاضلاب در آزمایشگاه، در مقیاس نیمه‌صنعتی و در مقیاس شهری ندارد.

ضرایب KOW[3]مقیاسی برای اندازه‌گیری میزان جذب یک ماده به‌وسیله‌ی ارگانیسم‌ها است. با استفاده از این ضرایب می‌توان نشان داد که ترکیبات ضد‌‌میکروبی به چه میزان جذب ارگانیسم‌ها شده است. ضریب KOW اغلب یک پارامتر مناسب برای مقایسه مواد ضد‌‌میکروبی مختلف، به ویژه برای ترکیبات آلی است. TCS بالاترین پتانسیل تجمع پذیری زیستی را با مقدار KOW 4.8 دارا است.

 پس از آن Si-QAC با KOW 2.9 در رتبه بعدی قرار می‌گیرد. ZnPt برخلاف دو گروه مواد ذکر شده فوق پتانسیل تجمع پذیری زیستی بسیار پائین تری با KOW 0.9 دارد. میزان,KOW AgCl و Ag+ معادل 0.09 و 0.03 است. ترکیباتی با KOW>3 به عنوان موادی در نظر گرفته می‌شوند که تجمع پذیری آن‌ها در موجودات زنده بالا است. این نوع مواد تمایل بیشتری به تجمع در بافت چربی موجودات زنده دارند تا این‌که در محیط آبی باقی بمانند. بر اساس این پارامتر تریکلوزان و Si-QAC نسبت به ترکیبات دیگر مشکل سازتر هستند. با وجود KOW پایین، برخی نگرانی‌ها راجع به پتانسیل تجمع زیستی ZnPT نیز وجود دارد.

مقایسه غلظت زیست‌محیطی ترکیبات ضد‌‌میکروبی در محیط‌های آبی مهم است. زیرا خطر ایجاد سمیت در زندگی آبزیان در ارزیابی ریسک هر کدام از مواد ضد‌‌میکروبی بررسی می‌شود. اندازه‌گیریMEC[4], و پیش بینی غلظت زیست‌محیطی PEC[5] برای هر ترکیب ضد‌‌میکروبی در شکل4 نشان داده شده است. استفاده طولانی و تاریخی از نقره و هم‌چنین استفاده‌های اخیر از تریکلوزان، منجر به ایجاد غلظت پس زمینه اندازه‌گیری در محیط‌های آبی شده است. این غلظت پس زمینه برای نقره بین 0.03 تا هزار نانوگرم بر لیتر و برای تریکلوزان 1هزارم تا 40هزار نانوگرم بر لیتر است. غلظت نقره زیست‌محیطی از سطح پس زمینه طبیعی ناشی از وجود نقره در خاک و مواد معدنی و استفاده انسان در طول قرن‌ها (به عنوان مثال کارد و چنگال، ارز) است، در حالی که سیگنال و حضور تریکلوزان، تنها نتیجه استفاده انسان است.

 در مقالات، داده‌های گزارش شده برای MEC در رابطه با نانونقره و Si-QAC در دسترس نبود و فقط برای ZnPT غلظت زیر حد تشخیص گزارش شده است (کم‌تر از 20 نانوگرم بر لیتر). PEC محاسبه شده برای همه ترکیبات ضد‌‌میکروبی طیف وسیعی دارند. برای نانونقره، Si-QAC و ZnPT تنها غلظت‌های مدل در دسترس هستند.

غلظت بی‌اثر پیش بینی شدهPNEC، نشان دهنده حد غلظتی است که تا آن غلظت انتظار بروز هیچ نشانه و اثر سوء بر حساس‌ترین موجودات وجود ندارد. پارامترهای MEC، PEC و PNEC برای مواد ضد‌‌میکروبی ذکر شده در این مقاله به‌جز نقره، در حد مجاز قرار دارند. برای نقره مقدار PNEC محاسبه شده از PEC کم‌تر است. اما، این مقادیر در دامنه MEC است. در این تجزیه و تحلیل‌ها هیچ تبعیضی بین نقره فعال بیولوژیک و نقره محلول و نقره تغییر شکل یافته به فرم سولفید در نظر گرفته نشده است و همه را تحت عنوان گروه نقره آنالیز کرده‌اند.

برای بررسی میزان خطری که زندگی آبزیان را تهدید می‌کند، باید PEC/PNEC را محاسبه نمود. در صورتی که PEC/PNEC>1 باشد انتظار ایجاد خطر برای آبزیان و محیط زیست وجود دارد. برای نتیجه‌گیری دقیق باید اندازه‌گیری به صورت محلی انجام شود، هم‌چنین باید میزان پیچیدگی ترکیب و محصولات ناشی از تخریب آن را هم در نظر گرفت. مطالعات علمی در رابطه با نانونقره به این نتیجه رسیده‌اند که هیچ خطر مورد انتظاری وجود ندارد و میزان PEC/PNEC کم‌تر از یک است. Blaser و همکاران در سال 2008 مقدار پارامترهای PEC و PNEC را محاسبه نموده و نشان داده‌اند که استفاده از نقره خطرات زیست‌محیطی ندارد. مطالعات بررسی شده در رابطه با ارزیابی خطر برای Si-QAC احتمال و انتظار خطر زیست‌محیطی را نشان نداده است. یکی از مطالعاتی که به‌وسیله‌ی Turley و همکاران در سال 2000 انجام شد، نشان دهنده عدم وجود خطرات زیست‌محیطی در مورد ZnPT است. اما مطالعه دیگری که به‌وسیله‌ی Madsen و همکاران در سال 2000 انجام شده، نشان می‌دهد ZnPT در بنادر مشکل ساز است، اما در اقیانوس آزاد، خطر زیست‌محیطی وجود ندارد. گزارش NICNAS در سال 2009 تریکلوزان را به عنوان ماده‌ای خطرناک برای آبزیان طبقه‌بندی کرده است. در دو گزارش دیگر مقدار پارامتر PEC/PNEC را کوچک‌تر از یک اعلام کرده‌اند، اما نتایج تحقیقات خود را تعمیم نداده‌اند. گزارش دیگری در مورد تریکلوزان وجود دارد که پیشنهاد نظارت بر تریکلوزان را به عنوان ماده اولویت دار مطرح کرده است.

 

2.5 سلامتی انسان

به منظور ارزیابی ایمنی ترکیبات ضد‌‌میکروبی برای انسان، باید به راه‌هایی که انسان در معرض این مواد قرار می‌گیرد، هم‌چنین به اثرات بالقوه‌ی موثر در بهداشت توجه نمود. باید عواملی مانند نوع ماده فعال (فرم آزاد یا پیوند شده) ، غلظت ماده فعال در محصول، راه‌های مواجهه و میزان استفاده را در نظر گرفت تا بتوان تعیین کرد که انسان تا چه حد در معرض ترکیبات ضد‌‌میکروبی موجود در محصولات نساجی قرار دارد. می‌توان مسیرهای در معرض قرار گرفتن ترکیبات ضد‌‌میکروبی مانند نقره، نانونقره، تریکلوزان، Si-QAC و ZnPT را با یکدیگر مقایسه نمود. این ترکیبات ممکن است برای محصولاتی استفاده شوند که در ارتباط مستقیم با پوست هستند یا این‌که انسان به صورت بالقوه می‌تواند از طریق مسیر پوستی یا خوراکی و یا استنشاقی در معرض این مواد قرار بگیرد. به پارامترهایی از جمله حساس شدن پوست و خارش، اختلال در اکولوژی پوست، جهش‌زایی، سرطان و تراتوژن به دو حالت حاد و مزمن، جهت ارزیابی و تعیین مشخصات سمیت یک ماده ضد ‌‌میکروبی باید دقت و توجه نمود.

خواص ضد میکروبی مواد به طور خاص جهت هدف‌گیری میکروارگانیسم‌ها طراحی شده است. اما بسیاری از آن‌ها در صورت استفاده به صورت خوراکی، سمیت نسبتاً کمی را ایجاد می‌کنند. برای نشان دادن میزان سمیت از پارامتری به نام LD50 استفاده می‌شود. LD50 به میزان دوز کشنده‌ای از ماده گفته می‌شود که موجب مرگ 50 درصد از حیوانات مورد آزمایش شود. LD50 اندازه‌گیری شده در موش برای ZnPT معادل 92 و برای نقره و Si-QACبیش از 5000 میلی‌گرم بر کیلوگرم است.

حساس شدن پوست و مسمومیت مزمن از پارامترهای اصلی ارزیابی ایمنی ترکیبات ضد‌‌میکروبی در منسوجات محسوب می‌شود و حتی به عنوان پارامترهای اصلی در مقایسه اثرات خطرناک مواد مختلف هم مورد استفاده قرار می‌گیرند. بر اساس گزارش USEPA در سال 1992، نگرانی درمورد حساسیت پوستی نسبت به فرم توده نقره وجود ندارد. بر اساس گزارش Christensen و همکاران در سال 2010، نگرانی درمورد حساسیت پوستی به فرم نانونقره وجود ندارد. اما در مورد حساسیت پوست به ZnPT نگرانی‌های محدودی وجود دارد. هم‌چنین شواهدی برای حساسیت پوست نسبت به Si-QAC و تریکلوزان گزارش شده است.

هدف مطالعات مسمومیت مزمن،‌شناسایی پارامترهای NOAEL[7] (بدون مشاهده میزان اثر نامطلوب) و NOEL[8] (بدون مشاهده میزان اثر) جهت تعیین دوز مضر مزمن از ماده است. مطالعات به بررسی تعیین مقدار NOAEL در ترکیبات ضد‌‌میکروبی مختلف پرداخته‌اند. نتایج این تحقیقات مقدار NOAEL در مورد ZnPT را در صورت ورود به فرم خوراکی در موش 0.5 و در مورد تریکلوزان40 میلی‌گرم بر کیلوگرم در روز تعیین کرده‌اند. مقدار NOAEL برای نانونقره 30 و برای Si-QAC 240 و برای نقره به فرم توده 63.5 میلی‌گرم بر کیلوگرم در روز تعیین شده است. برای تمام ترکیبات ضد‌‌میکروبی مورد بحث در این مقاله مروری، سؤالاتی درباره سمیت این مواد و اثرات آن‌ها بر سلامت انسان باقی می‌ماند که با تحقیقات بیشتر می‌توان پاسخ آن‌ها را پیدا کرد. به عنوان مثال نقره ماده‌ای نسبتاً غیر سمی برای انسان محسوب می‌شود. اما اخیراً مشاهده شده که تحقیقات بسیاری به نانونقره اختصاص داده شده است. باید توجه داشت که داده‌های تاریخی و تجربه‌های حاصل از زندگی واقعی با نانوذرات نقره (از جمله نقره کلوئیدی) نشان می‌دهد که سمیت نانونقره اختلاف معنی داری با نقره به فرم توده و یا نقره به فرم غیرمحلول ندارد. اخیرا در مطالعه‌ای این موضوع تایید شده است که اثر ضدمیکروبی نانونقره کاملا به رهایش یون‌های نقره مربوط است و این اثرات ارتباط خاصی با خود ذرات ندارند. اثرات و مسمومیت تریکلوزان با این نگرانی هرماه است که این ماده به صورت یک مختل‌کننده و قطع‌کننده فعالیت غدد درون ریز عمل می‌کند و مشاهده شده که در بافت‌های انسانی توزیع می‌شود. Dan و Hontela (2011) تریکلوزان را به عنوان ماده‌ای ایمن در نظر می‌گیرند، اما تأکید می‌کنند که تحقیقات بیشتری جهت‌شناسایی و حذف عوارض جانبی لازم است. اگر چه Si-QAC جزء مواد شیمیایی خورنده است، اما، USEPA هیچ عوارض شدیدی بر اثر استفاده از آن بر سلامت انسان ذکر نکرده و متصور نیست. ZnPT ممکن است دارای پتانسیل ایجاد برخی خطرات برای رشد و نمو و سیستم عصبی باشد. (USEPA، 2008a).

 

3.5. افزایش مقاومت میکروارگانیسم‌ها به ترکیبات ضد‌‌میکروبی

 برای هر ماده‌ای که برای مقابله با میکروارگانیسم‌ها استفاده می‌شود، باید پتانسیل ایجاد مقاومت در برابر آن‌ها را در نظر گرفت. گرایش به القا و ایجاد مقاومت در میکروارگانیسم بستگی به ماهیت شیمیایی ماده، خصوصیات میکروارگانیسم هدف و شرایط زیست‌محیطی میکروارگانیسم مورد نظر دارد. عامل مهمی که باعث افزایش خطر مقاومت میکروارگانیسم‌ها نسبت به ترکیبات ضد‌‌میکروبی می‌شود، نحوه عمل یکسان ماده در برابر میکروارگانیسم هدف است. به‌خصوص اگر این سازوکار عمل با آنتی بیوتیک‌های مورد استفاده در محیط‌های بالینی مشابه باشد.

 به صورت کلی مواد ضد‌‌میکروبی که با حالت‌ها و سازوکارهای مختلف عمل می‌کنند باعث کاهش خطر مقاومت میکروارگانیسم‌ها به ترکیبات ضد‌‌میکروبی می‌شوند. تأثیر این عوامل بر خطر توسعه مقاومت گسترده و سازگار با محیط زیست، نیازمند ارزیابی دقیق است. در مطالعات تأثیر بسیاری از مواد ضد‌‌میکروبی مانند تریکلوزان، Si-QAC، نقره و ZnPT بر روی برخی از میکروارگانیسم‌ها تحت شرایط آزمایشگاهی ایده‌ال انجام شده و توسعه مقاومت میکروارگانیسم‌ها مشاهده شده است.

تحقیقات علمی مربوط به بررسی پتانسیل ایجاد مقاومت در میکروارگانیسم‌ها به صورت کامل در مورد تریکلوزان انجام شده است. در گزارش کمیته علمی ایمنی مصرف‌کننده (SCCS، 2010) ذکر شده که به علت حضور تریکلوزان با غلظت بالا در محیط، از لحاظ نظری و تئوری این مقدار غلظت، منتهی به القا و افزایش مقاومت میکروارگانیسم‌ها می‌شود. اما، در مورد زندگی واقعی با عدم وجود شواهد کافی برای نتیجه‌گیری روبه‌رو هستیم. در مورد نقره نیز بررسی گسترده‌ای بر روی مقاومت در بعضی از استرین‌های باکتری‌های وحشی انجام شده است و شواهدی از مقاومت در برابر نقره نشان داده شد. Percival و همکاران. (2005) تأکید کردند که علی رغم سابقه طولانی استفاده انسان از نقره و رها شدن این ماده با غلظت‌های مختلف در محیط زیست، ایجاد مقاومت گسترده در محیط زیست مشاهده نشده است.

با توجه به فقدان اطلاعات در مورد ایجاد مقاومت بالقوه در میکروارگانیسم‌ها نسبت به ترکیبات ضد‌‌میکروبی سازگار با شرایط محیط زیست، هم‌چنین مشکلاتی که در زمینه بررسی همه استرین‌های باکتری وجود دارد، نمی‌توان نتیجه‌گیری قطعی راجع به تک تک مواد ضد‌‌میکروبی و پتانسیل آن‌ها در القاء و افزایش مقاومت میکروارگانیسم‌ها داشت. جهت درک اصول سازوکارهای مقاومت میکروارگانیسم‌ها پژوهش‌های بیشتری در زمینه میکروبیولوژی مورد نیاز است. به نظر می‌رسد که فاصله زیادی بین مطالعات آزمایشگاهی ایده‌ال و تئوری‌های واقع گرایانه بروز خطر مقاومت سازگار با محیط زیست وجود دارد.

باید توجه داشت که الگوی مصرف ترکیبات ضد‌‌میکروبی مورد استفاده در منسوجات، جزئی از مصرف طولانی مدت و گسترده مواد ضد‌‌میکروبی است و باید هرگونه تجزیه و تحلیل بروز خطر، شامل تمام کاربردهای این مواد در بخش‌های مختلف باشد. با توجه به موارد ذکر شده، در نهایت ماده ضد‌‌میکروبی که دارای حالت‌های عمل مختلف، دوام و ماندگاری بالا در منسوجات تیمار شده باشد، ترجیح داده می‌شود.

 

6. دیدگاه‌های مربوط به استفاده از ترکیبات ضد‌‌میکروبی در چرخه زندگی

استفاده از منسوجات تیمارشده با ترکیبات ضد‌‌میکروبی دارای مزایای مهمی است‌ و در حفظ محیط زیست نقش اساسی دارد. مواد ضد‌‌میکروبی کارآمد که با دوز پائین جهت اعمال تیمار مصرف شده و دوام و عملکرد مطلوب نیز داشته باشند، ترجیح داده می‌شوند.اثرات زیست‌محیطی یک ماده ضد‌‌میکروبی ناشی از ماده خام استفاده شده در فرآوری تولید ماده ضد‌‌میکروبی، مراحل و فرآیند تیمار منسوجات بوده و یا این‌که در نتیجه مصرف و دفع محصول ایجاد می‌شود.

والسر و همکاران در سال 2011 اولین مطالعه علمی درباره بررسی هزینه‌های زیست‌محیطی مربوط به محصولات نساجی ضد‌‌میکروبی مختلف را منتشر کرده‌اند. این مطالعه به ارزیابی و مقایسه تأثیرات یک پیراهن معمولی با یک پیراهن تیمار شده با تریکلوزان و نانونقره در محیط زیست پرداخته است.

نویسندگان این مقاله نشان دادند که میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای از پیراهن تیمار شده با تریکلوزان، ناچیز بوده و غیر معنی دار است. Blackburn در سال 2004 اظهار داشت که منابع مورد استفاده در تیمار ضد‌‌میکروبی در مقایسه با مزایای حاصله در حفظ محیط زیست ناچیز است. Walser و همکاران در سال 2011 بیان کردند که تأثیر زیست‌محیطی تیمار ضد‌‌میکروبی نانونقره وابسته به فناوری تولید نانونقره است. با این وجود مطالعات متعدد توافق دارند، مراحلی که جهت نگهداری و تمیز نگاه داشتن لباس‌ها مانند مراحل شست‌وشو، خشک کردن و اطو کردن انجام می‌شود به شدت تحت تأثیر عملکرد ضد‌‌میکروبی پارچه بوده و هر چه این مراحل نگاهداری کم‌تر باشد تأثیرات سوء زیست‌محیطی کم‌تری ایجاد خواهد شد. مزایای حاصل از استفاده از منسوجات ضد‌‌میکروبی عبارتند از کاهش مصرف انرژی، کاهش مصرف آب و کاهش آزادسازی مواد شوینده شیمیایی به محیط زیست.

با توجه به این‌که میلیاردها نفر از مردم روی کره زمین به طور متوسط 10 کیلوگرم پارچه در سال استفاده می‌کنند، مزایای بالقوه استفاده از منسوجات ضد‌‌میکروبی به جهت کاهش بار زیست‌محیطی را نمی‌توان نادیده گرفت. در حالی که تأثیر بالقوه مثبت استفاده از منسوجات ضد‌‌میکروبی بر روی محیط زیست واضح و روشن است، اما تحقیقات بیشتر جهت بررسی شیوه‌های مراقبت مصرف کنندگان از این پارچه‌ها و تأثیرات آن بر روی محیط زیست ارزشمند خواهد بود.

اتخاذ چشم‌انداز وسیع‌تری که به بررسی جنبه‌های مختلف فناوری ضد‌‌میکروبی در صنایع نساجی می‌پردازد، امری اجتناب ناپذیر است. باید به مزایای تجاری و زیست‌محیطی دقت شود و با استفاده از این فناوری بالاترین سود را همراه با به حداقل رساندن خطرات زیست‌محیطی و خطرات برای سلامتی انسان به‌دست آورد.

 

7. نتیجه‌گیری

1.7 حجم تولید مواد ضد‌‌میکروبی

عدم اطمینان در مورد حجم واقعی مصرف و هم‌چنین منابع اطلاعاتی مختلف که تعداد زیادی از مواد را به عنوان بیوساید، مواد ضد‌‌میکروبی و مواد فعال معرفی می‌کنند، باعث شده تا اطلاعات به روز بازار در مورد منسوجات ضد‌‌میکروبی بسیار کم باشد. با این وجود داده‌های مورد بررسی سهم با ارزشی در تخمین میزان استفاده ترکیبات ضد‌‌میکروبی ایفا می‌کنند. ترکیبات آلی مصنوعی به‌وضوح حجم غالب بازار ترکیبات ضد‌‌میکروبی منسوجات را به خود اختصاص داده‌اند (1300 تا1400 تن در کل برای تریکلوزان، Si-QAC و ZnPT).

ترکیبات ساخته شده مبتنی بر نقره تنها کسر کوچکی از بازار، معادل 9 الی 45 تن را به خود اختصاص داده‌اند. در صورتی که اگر بخواهیم برآوردی واقع گرایانه در مورد ترکیبات ضد‌‌میکروبی منسوجات داشته باشیم باید به تمام مواد ضد‌‌میکروبی متنوع موجود دقت کنیم. در مورد برآورد مصرف نانونقره در منسوجات باید به این نکته توجه کرد که استفاده از فرم‌های مختلف نقره در پارچه دارای طیف وسیعی معادل 1.2 الی 40 تن بوده و نانونقره سهمی در این طیف دارد. حتی در مورد خود نانونقره هم باید این مورد را در نظر داشت که ممکن است نقره در ابعاد نانو، شامل نمک‌های نقره و یا نانوذرات فلزی باشد.

 

2.7 ارزیابی مقررات تنظیم شده در مورد ترکیبات ضد‌‌میکروبی
ترکیبات ضد‌‌میکروبی در کلاس مواد شیمیایی مربوطه دارای کامل‌ترین مجموعه مقررات تنظیم شده است‌. تغییرات در مقررات می‌تواند تأثیر بسیار مهمی در تغییر الگوهای استفاده از مواد ضد‌‌میکروبی و میزان سهم استفاده از هر کدام از مواد ضد‌‌میکروبی به‌خصوص در بازار داشته باشد. در صورتی که منسوجات و صنایع نساجی را مصرف‌کننده عمده بعضی ترکیبات به‌خصوص ضد‌‌میکروبی در نظر بگیریم، تغییر الگوی مصرف ترکیبات ضد‌‌میکروبی در منسوجات باعث کاهش معنی‌دار رهایش مواد ضد‌‌میکروبی در طبیعت خواهد شد. به عنوان مثال صنایع نساجی اصلی‌ترین سهم را در میزان کل استفاده تریکلوزان دارد، اما سهم صنعت نساجی در میزان کل استفاده QAC جزئی است. از این رو ضروری است که قوانین تنظیم شده تمام جوانب، از جمله الگوهای مصرف ترکیبات ضد‌‌میکروبی را مدنظر قرار بدهد. هم‌چنین تمرکز نامتناسب در مورد یک ماده به‌خصوص و یا وجود تناقضات در ارزیابی فرآیند ترکیبات فعال مختلف، می‌تواند منجر به جایگزینی ماده ضد‌‌میکروبی نامناسب گشته و باعث رهایش مقدار بیشتری از ترکیبات ضد‌‌میکروبی در محیط زیست گردد. به عنوان مثال می‌توان 210 تن تریکلوزان مورد استفاده در تولید منسوجات ضد‌‌میکروبی را با 2 تن نانونقره و یا 180 تن Si-QAC جایگزین نمود. جهت تنظیم مقررات ارزیابی مربوط به یک ماده ضد‌‌میکروبی به‌خصوص، باید با دیدگاه وسیع‌تری به موضوع پرداخت. باید عواملی همچون تعادل بین خطرات و مزایای استفاده از آن ترکیب و هم‌چنین سنجیدن پارامترهای مختلف در صورت پیشنهاد ماده به عنوان جایگزین ماده دیگر در نظر گرفته شود.

 

3.7 ارزیابی کلی مواد ضد‌‌میکروبی
مقایسه کلی مواد ضد‌‌میکروبی بر اساس معیارهای انتخاب ذکر شده در این مقاله مروری در جدول شماره 6 نشان داده شده است. سه زمینه اصلی تجزیه و تحلیل در جدول شماره 6 ذکر شده است:

 1) معیارهای تکنیکی مانند؛ حجم مصرف در منسوجات، نرخ و میزان کاربرد و دوام.

 2) معیارهای زیست‌محیطی مانند؛ پایداری در محیط، حذف به‌وسیله‌ی گیاهان مخصوص در فاضلاب، تجمع و غلظت در محیط زیست.

 3) معیارهای مرتبط به سلامت انسان از قبیل حساسیت و مسمومیت مزمن.

 ارزیابی اشکال مختلف نقره به صورت افتراقی انجام شده است. اطلاعات مربوط به ذرات فلزی نقره یا نمک‌های نقره در محدوده مقیاس نانو در گروه "نانونقره" گنجانده شده است و داده‌هایی که در آن‌ها به تبادل یونی نقره و نقره به فرم توده (مانند سیم‌های نقره) اشاره شده است، در گروه نقره به فرم توده قرار گرفته است.

اطلاعات ذکر شده در جدول از مقالات مروری استخراج شده‌ است. دایره‌های مشکی نشان دهنده مقدار استفاده و میزان قرارگیری در معرض هر کدام از ترکیبات ضد‌‌میکروبی به‌خصوص (بررسی با معیارهای فنی و تکنیکی) است و هم‌چنین نشان دهنده این است که کدام رفتار و یا تأثیر یک ترکیب در نظر گرفته شده، باید مهم تلقی شود (بررسی با معیارهای محیط زیست و سلامت انسان). تأثیر پیش بینی شده پائین با یک دایره مشکی نشان داده شده است. تعداد دایره‌های سیاه بیشتر نشان دهنده تأثیر بیشتر و بالاتر است. قرار گرفتن دایره‌های مشکی داخل براکت نشان دهنده احتمال تأثیر (عدم قطعیت) است.

نسبت مواد ضد‌‌میکروبی مورد استفاده در صنایع نساجی، نسبت به کل مصرف در مورد QAC پایین‌ترین میزان را داشته و این نسبت در مورد نانونقره بالاترین مقدار است. اما در مورد نانونقره باید به این مورد دقت کنیم که فرم نقره مورد استفاده در طیف وسیعی از محصولات مشخص نشده است. مطلوب‌ترین نرخ و میزان استفاده جهت تیمار ضد‌‌میکروبی منسوجات (پایین‌ترین سطح دوز) برای نانونقره مشخص شد، برخلاف نانونقره، برای تولید محصولات با نقره به فرم توده (مانند رشته‌های نقره یا الیاف پوشیده شده با نقره) نیاز به نرخ استفاده بسیار بالاتری جهت رسیدن به عملکرد مد نظر، داریم.

استفاده از ترکیباتی با پیچیدگی و غلظت کم‌تر مانند نانونقره و نانوکلرید نقره که نسبت به دیگر ترکیبات ضد‌‌میکروبی با طبیعت سازگارتر هستند و در نتیجه فشار زیست‌محیطی کم‌تری را به علت حضور در طبیعت ایجاد می‌کنند. فناوری‌های مختلف تولید منسوجات ضد‌‌میکروبی نیز می‌تواند بر مدت زمان ماندگاری خاصیت ضد‌‌میکروبی تأثیرگذار باشد.

ارزیابی دوام خاصیت ضد‌‌میکروبی را می‌توان برای الیاف مصنوعی که تحت تیمار موضعی مواد ضد‌‌میکروبی قرار گرفته‌اند، نیز انجام داد. ماندگاری و دوام ZnPT در مقایسه با ترکیبات نقره کم‌تر ارزیابی و طبقه‌بندی شده است. ارزیابی نسبی تداوم ترکیبات در محیط نشان داد که ترکیبات مصنوعی آلی ضد‌‌میکروبی مانند تریکلوزان، تا مدت‌ها ساختارشان را حفظ می‌کنند، اما، نقره به سرعت به فرم‌های دیگر تغییر شکل می‌دهد. با این وجود باید این نکته را در نظر بگیریم که نقره ماده‌ای معدنی بوده و تخریب نمی‌شود و هم‌چنین از محیط زیست حذف نمی‌شود. داده‌ها نشان داد که تمام مواد ضد‌‌میکروبی به جز ZnPT را می‌توان به آسانی با گیاهان مورد استفاده در تصفیه فاضلاب حذف نمود و از رهایش آن‌ها در محیط زیست جلوگیری به عمل آورد. پتانسیل بالای تجمع تریکلوزان در بافت‌های زیستی، نکته‌ای است که باید مورد توجه قرار بگیرد. در یکی از متون علمی، غلظت نقره به فرم توده در محیط زیست بسیار زیاد گزارش شده، اما باید این نکته را در نظر گرفت که نقره ماده‌ای معدنی بوده و به صورت طبیعی در محیط زیست وجود دارد. علاوه‌بر این‌، نقره قرن‌ها به‌وسیله‌ی بشر استفاده شده است و سابقه مصرف تاریخی دارد. حساسیت پوستی مخصوصاً نسبت به تریکلوزان و Si-QAC باید مورد توجه قرار بگیرد. در مقایسه‌های پتانسیل نسبی، سمیت ZnPT بالاترین مقدار را به خود اختصاص داد. با توجه به عدم وجود متون و شواهد علمی کافی، نمی‌توان تمایز و تفاوتی در ترکیبات مختلف ضد‌‌میکروبی بحث شده در این مقاله را از نظر ایجاد و القاء مقاومت در میکروارگانیسم‌ها قائل شد.

نتایج حاصل از این ارزیابی مقایسه‌ای نشان می‌دهد که جهت ایجاد خاصیت ضد‌‌میکروبی در منسوجات با استفاده از تریکلوزان و نقره به فرم توده (نقره فلزی و الیاف پوشش داده شده با نقره) نیاز به نرخ مصرف بالای این ترکیبات وجود دارد. نانوذرات نقره و نمک‌های نقره در نرخ مصرف بسیار پائین، خاصیت ضد‌‌میکروبی را در منسوجات ایجاد می‌کنند. نتایج این ارزیابی باید به عنوان نقطه آغازی برای ارزیابی‌های علمی بیشتر در رابطه با ترکیبات ضد‌‌میکروبی در منسوجات باشد.

داده‌های متنوع منتشر شده در مورد ترکیبات مورد نظر، مقایسه بین مواد را پیچیده کرده است. طراحی و انجام آزمایشات راجع به ماندگاری ترکیبات ضد‌‌میکروبی مختلف تحت شرایط کنترل شده جهت بررسی و تعیین قطعی ماندگارترین و با دوام‌ترین ترکیب ضد‌‌میکروبی و بررسی پارامترهای مختلف تیمارهای ضد‌‌میکروبی و‌شناسایی مهم‌ترین و اصلی‌ترین پارامتر موثر بر ماندگاری امری اجتناب ناپذیر است. هم‌چنین افزایش اطلاعات راجع به رفتارهای زیست‌محیطی ترکیبات ضد‌‌میکروبی و غلظت‌های این ترکیبات در بخش‌های مختلف محیط زیست به ارزیابی مقایسه‌ای مناسب‌تر کمک شایانی خواهد نمود. به علاوه در ارزیابی مقایسه‌ای باید در نظر گرفت که استفاده از تیمارهای ضد‌‌میکروبی نقش بسیار مهمی در کاهش تعداد دفعات شست‌وشو و هم‌چنین شدت شست‌وشو ایفا می‌کند. این موضوع پتانسیل این نوع منسوجات را در صرفه‌جویی آب و انرژی و ترکیبات شیمیایی شوینده و نگاهدارنده منسوجات نشان می‌دهد. مزایای ترکیبات ضد‌‌میکروبی به‌خصوص باید در کنار خطرات و ریسک‌های استفاده از آن قرار بگیرد تا بتوان ماده‌ای متناسب با فناوری در دسترس و هم‌چنین متناسب با قوانین وضع شده به‌وسیله‌ی نهادهای نظارتی، جهت جلوگیری از ایجاد تأثیرات سوء و معکوس بر محیط زیست و مصرف کنندگان انتخاب نمود. سعی شده تا این تعادل در مورد مواد ضد‌‌میکروبی که امروزه در دسترس هستند، برقرار باشد به علاوه باید تمرکز بیشتری بر توسعه محصولات مطلوب و مناسب از هر حیث در آینده ایجاد شود.

 

مراجع:

 Windler, L., Height, M., & Nowack, B. , Comparative evaluation of antimicrobials for textile applications. Environment International, 53, 62–73 (2013)