عوامل ضدمیکروبی در صنعت نساجی

چکیده

میکروبیوم پوست در چند سال اخیر به یک زمینه تحقیقاتی مهم تبدیل شده است. ظهور توالی‌یابی نسل بعدی، بینش بی‌سابقه‌ای را در مورد تأثیر و دخالت میکروبیوم‌ها بر شرایط پوست ایجاد کرده است. بیشتر لوازم آرایشی حاوی پروبیوتیکها یا باکتریها، به عنوان یک ماده فعال بدون دادههای علمی هستند. این تحقیق مورد رشد و آینده توسعه منسوجات محافظ نیز است. رویکرد جامع‌تری در مورد نحوه تعامل میکروبیوم پوست و منسوجات و چگونگی تأثیر آنها بر pH، محتوای رطوبت و تولید بو وجود داشته است. تا به امروز، بیشتر ترکیبات دارای یک اثر ضدباکتریایی دارای طیف وسیعی از ویژگی‌ها هستند. در این پژوهش تحقیقات فعلی و پیشرفتهای صنعتی در زمینه پوست و منسوجات پوشش داده شده است. این مقاله به بررسی ماهیت تکمیل ضدمیکروبی در منسوجات می‌پردازد که می‌تواند میکروبیوم پوست را مختل کند، و مزایای درمان‌های طبیعی و دوستدار میکروبیوم برای مبارزه با شرایط پوست، بدبویی و عفونت پوست را بررسی کند.

مقدمه و معرفی

صنعت پوشاک و مد، یک بازاری چندمیلیاردی با سرعت نوآوری سریع است. در سال‌های 1990 تا 2000، عادات شستشو از شوینده‌های مبتنی بر مواد شیمیایی و شستشوی گرم به سمت شوینده‌های مبتنی بر آنزیم و شستشوی سرد تغییر یافته است که به دلایل زیست‌محیطی و اقتصادی حائز اهمیت است. عارضه جانبی کاهش دمای شستشو، فناوری تمیز کردن مبتنی بر آنزیم، کاهش مصرف آب و عدم وجود مواد سفید کننده منجر به کاهش میکروب‌ها در فرآیند شستشو شده است. پلیاستر و سایر الیاف مصنوعی به نخ اصلی در منسوجات لباس تبدیلشدهاند. به طور متوسط، دو سوم منسوجات جدید تولید شده، مصنوعی و بیش از نیمی از پلیاستر مبتنی بر سوخت فسیلی ساخته شده اند. با این حال، پلی استر مستعد رشد انتخابی باکتری و ایجاد بو در منسوجات است. منسوجات عرق و میکروبهای پوست را جذب میکنند که میتواند منجر به افزایش تولید بو و کلونیزه شدن باکتریها شود. میکروارگانیسم‌های نساجی می‌توانند باعث ایجاد لکه، خراب شدن پارچه و حتی تحریک فیزیکی مانند آلرژی یا عفونت پوستی شوند. در دهه‌های اخیر، طیف گسترده‌ای از تکمیل‌های نساجی، تکنیک‌های ضد میکروبی، کاربردهای نانوذرات و داروهای زیست فعال برای پاسخ به این نیاز توسعه یافته‌اند.

عوامل ضدمیکروبی در صنعت نساجی

توانایی حفظ رطوبت و سطح وسیع باعث میشود منسوجات به رشد میکروارگانیسمها کمک کنند. این حساسیت میکروارگانیسمی میتواند طیف وسیعی از اثرات نامطلوب را بر روی خود منسوجات و برای کاربر ایجاد کند. چنین اثراتی میتواند شامل تغییر در استحکام مکانیکی منسوجات، تغییر رنگ، تمایل به آلودگی کاربر و معمولاً ایجاد بوی نامطبوع باشد. در طول چند سال گذشته، آگاهی عمومی در مورد این اثرات باکتریایی بر منسوجات و سلامتی درحال‌توسعه بوده است. به طور خاص، نگرانی در مورد انتشار میکروبی در منسوجات مورداستفاده برای مراقبتهای بهداشتی در بیمارستانها وجود دارد. علاوه بر این، با تغییر جامعه فعلی به سمت سبک زندگی فعالتر، تقاضا برای لباسهای ورزشی ضد بو افزایش‌یافته است. ازاین‌رو تحقیقات و توسعه در این زمینه به منظور به‌حداقل‌رساندن و یا حتی ریشه‌کن‌کردن رشد میکروبی تشدید شده و طیف وسیعی از منسوجات ضدمیکروبی توسعه‌یافته است.

منسوجات ضدمیکروبی با خواص مقاومت در برابر بو در حال تبدیل‌شدن به یک نیاز جدید در بازار هستند. منسوجات مقاوم در برابر بو را میتوان به نوبه خود به دودسته دیگر تقسیم کرد که شامل منسوجات مقاوم در برابر بو (معطر) که در کاربردهای خودرو استفاده میشود و منسوجات فنی مقاوم در برابر بو که در لباسهای ورزشی استفاده میشود. دومی حاوی ترکیبات ضدمیکروبی و یا ضدقارچی است. یک عامل شیمیایی ضدمیکروبی بر اساس نحوه عملکرد در برابر عملکرد سلولها طبقه‌بندی میشود. اگر آن عامل شیمیایی شروع به مهار رشد سلولی کند، عامل میکروبی بیو استاتیک  است، اما اگر بتواند میکروارگانیسمها را از بین ببرد، اثر آن بیوسیدال  نامیده میشود. بااین‌حال، عوامل ضدمیکروبی اغلب هر دو ویژگی را دارند. پارچه های ارائه شده با نام بیوستاتیک یا بیوسیدها میتوانند بوها را خنثی کرده و پوشنده را خوشبو کنند، محیطهای ضدعفونی‌کننده ایجاد کنند یا حتی منسوجات را قادر میسازند تا خود را تمیز کنند (منسوجات خودتمیزشونده).

دو حالت عملی وجود دارد که میتوان آنها را در منسوجات ضد بو به کار برد. اولین مورد، جلوگیری از تجزیه عرق با ازبین‌بردن باکتریها است. برای این کار از چندین عامل ضدمیکروبی استفاده شده است که عبارت‌اند از: نانوذرات نقره، تریکلوزان، ترکیبات آمونیوم چهارتایی، نمک‌های آمونیوم، مشتقات کلر فنل‌ها، داروها و غیره.

راهبرد دوم، کلات کردن  مواد شیمیایی و بدبو است که از تجزیه باکتریایی عرق سرچشمه می‌گیرد. نمونه هایی از مولکولهای کیلیت سیکلودکسترین‌ها  یا کالیکسارنها  هستند. مزیت این روش در مقایسه با استفاده از داروهای ضدمیکروبی این است که بر میکروبیوم پوست تأثیر نمیگذارد. بااین‌حال، با این تکنیک، تنها با بو مبارزه میشود و هیچ تأثیری بر منشأ مشکل و حذف آن ندارد.

روشهای مختلفی برای اعمال ترکیبات ضدمیکروبی در منسوجات وجود دارد. ابتدا، الیاف نساجی را میتوان با محلول، سوسپانسیون یا امولسیون محصول ضدمیکروبی آغشته کرد. ثانیاً، میتوان یک سوسپانسیون نامحلول حاوی ترکیب ضدمیکروبی ساخت. پس از آن، این محلول را میتوان بر روی پارچه اعمال کرد. ثالثاً این امکان وجود دارد که محصول را از طریق پیوند شیمیایی روی پارچه اعمال کنید. در نهایت، در طول فرایند ریسندگی، الیاف را میتوان در محصول ضدمیکروبی در طول فرایند تولید غوطه ور کرد.

تکمیل‌ها و نانوذرات مصنوعی آنتی‌باکتریال

در صنعت نساجی، بیوسیدها پرمصرف‌ترین عامل ضدمیکروبی هستند و شامل محصولاتی مانند نانوذرات فلزی و نمک‌های آنها، ترکیبات آمونیوم چهارتایی  (QACs)، تریکلوزان، نقره و غیره می‌شوند. نانوذرات به دلیل سهولت اغلب در تکمیل نساجی استفاده می‌شوند. ادغام مواد و نانوذرات در الیاف ویژگی‌های شیمیایی و ساختار این اجزا، حالت‌های احتمالی عمل را تعیین می‌کنند که در توضیح روش‌های مختلف کشتن میکروارگانیسم‌ها به آن اشاره می‌شود. نمونه‌هایی از این روش‌های عمل، شامل آسیب به دیواره سلولی یا غشای سلولی یا مهار سنتز این ساختارها است که منجر به نشت سلولی و در نتیجه مرگ سلولی می‌شود. مهار DNA/RNA، سنتز پروتئین یا مهار فرایندهای متابولیکی خاص در داخل سلول از دیگر احتمالات است. ضد میکروبیهای مختلفی برای استفاده به عنوان پوشش‌دهی منسوجات در دسترس هستند، اما چندین الزام برای آن‌ها تعیین شده است که عبارت‌اند از:

غیرسمی بودن برای انسان؛

عدم تحریک یا حساسیت روی پوست؛

کارآمد در برابر میکروارگانیسمها؛

امکان فراوری نساجی مناسب؛

در طول شستشو بادوام باشند؛

عدم تأثیر بر کیفیت یا ظاهر منسوجات؛

فلزات و نمکهای فلزی

فلزاتی مانند نقره، مس، روی و کبالت اغلب در صنعت نساجی بر روی پارچه هایی مانند پنبه، پشم، پلیاستر و نایلون استفاده میشوند. علاوه بر این، اکسیدها یا نمکهای معادل آن‌ها نیز بهعنوان پوشش ضدمیکروبی استفاده میشوند. فلزات در غلظتهای بسیار کم، چه در حالت آزاد و چه در حالت محدود، بسیار سمی هستند. یکی دیگر از کاربردهای فلزات، استفاده از نانوذرات است که سطح بالاتری دارند و در نتیجه مواد ضدمیکروبی قوی‌تری دارند. قراردادن نانوذرات در الیاف نساجی آسان‌تر است. نقره از میان تمام فلزات، بهترین و پرمصرفترین ماده ضد میکروب در صنعت نساجی است. نقره دارای خواص ضدباکتریایی وسیع‌الطیف علیه باکتریهای گرم مثبت و منفی مانند سودوموناس آئروژینوزا ، استافیلوکوکوس اورئوس ، استافیلوکوک اپیدرمیدیس، اشریشیا کلی  و کلبسیلا پنومونیا  است. حتی فعالیت ضدمیکروبی علیه سویههای مقاوم به متی سیلین (MRSA) استافیلوکوکوس اورئوس گزارش شده است. علاوه بر این، ضد میکروبی‌های مبتنی بر نقره در برابر ویروس‌ها یا حتی در برابر میکروارگانیسم‌های یوکاریوتی  نیز مؤثر هستند. به‌عنوان‌مثال، یون‌های نقره، گروه‌های دی سولفید یا سولفیدریل پروتئین‌های موجود در دیواره سلولی باکتری را متصل می‌کنند و در نتیجه فرایندهای سلولی را مختل می‌کنند و منجر به مرگ می‌شوند. سایر روش‌های عمل شامل بر همکنش با غشای سلولی است که منجر به ازدست‌دادن نفوذپذیری و واکنش‌های درون‌سلولی بعدی مانند تراکم DNA یا تحریک تولید گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) می‌شود که منجر به آسیب لیپید و DNA می‌شود. در مورد نانوذرات نقره، سمیت میکروبی را میتوان با اندازه، شکل و ساختار کریستالی نانوذرات کنترل کرد. مشخص شده است که ذرات کوچکتر با اندازه 1 تا 10 نانومتر، شکل مثلثی و سطح بزرگتر در مقایسه با ذرات بزرگتر تأثیر بیشتری بر سلولها دارند. پوشش ضدمیکروبی نانو نقره در منسوجات یک تکنیک رایج برای کنترل بو در منسوجات است. بااین‌حال، مشاهده شده است که این پوششهای نانو نقره میتوانند میکروبیوم پوست را بهصورت منفی تحتتأثیر قرار دهند (دادههای منتشر نشده). همچنین مس استفاده شده بعنوان یک ضد میکروب با فلز نقره قابل‌مقایسه است زیرا میتواند گروههای دی سولفید یا سولفیدریل پروتئینها را در سلول متصل کند و منجر به مرگ سلولی شود. محصولاتی مانند اکسید مس (CuO) ارزانتر از نقره بوده و دارای فعالیت ضدمیکروبی در برابر میکروارگانیسمهای گرم مثبت و منفی هستند. بااین‌حال، غلظت‌های بالاتر CuO برای دستیابی به همان اثر باکتری‌کشی محصولات مبتنی بر نقره موردنیاز است. علاوه بر این، سنتز این ضد میکروب چالش‌برانگیزتر است. یونهای مس همچنین میتوانند رنگ مشخصی را به منسوجات تکمیل شده ببخشند. علاوه بر CuO، یون‌های مس یا نمک‌های مس مانند سولفات مس (CuSO4) در پوشش‌های ضدمیکروبی نیز استفاده می‌شوند. علاوه بر دو فلز نقره و مس، روی نیز یک عنصر کمیاب است که برای سیستم ایمنی، عملکردهای حسی و متابولیسم و همچنین بازسازی و محافظت از پوست حیاتی است. علاوه بر این، یون‌های روی، اکسید روی یا نمک‌های روی، مانند استات روی، کلرید روی یا سولفات روی نیز به عنوان پوشش ضدمیکروبی استفاده می‌شوند. نانوذرات اکسید روی دارای فعالیت ضدباکتریایی در برابر میکروارگانیسمهای گرم مثبت و منفی هستند. رشد باکتری پس از عبور نانوذره از پوشش سلولی و ازهم‌گسیختگی غشای سلولی مهار میشود. علاوه بر این، میتواند مولکولهای پراکسید هیدروژن تولید کند که به سلول آسیب میرساند. این نانوذرات روی عملکرد معادل نقره یا اکسید مس دارند. در مطالع های بر روی نانوذرات روی و رابطه بین فعالیت و اندازه، مشخص شد که فعالیت ضدباکتریایی با اندازه ذرات نسبت معکوس دارد.

ازآنجایی‌که اکسید روی یک عنصر کمیاب ضروری است و عملکرد ضروری در بازسازی سلولی و محافظت از پوست دارد، گفته می‌شود که دارای قابلیت تسکین‌دهنده و ضدالتهابی است. ازآنجایی‌که روی جزء آنزیمهای سازنده پوست است، مستقیماً روی پوست عمل میکند. روی برای درمان بسیاری از بیماریهای پوستی مانند اگزما، نورودرمیت درماتیت آتوپیک  یا روزاسه  استفاده شده است؛ بنابراین، از فلز روی در صنعت نساجی هم برای ایجاد خواص ضدباکتریایی و هم برای بازسازی پوست مورداستفاده قرار گرفته است.

علاوه بر این، در یک مطالعه، نانوذرات اکسید روی، روی پارچه‌های پنبه و پلیاستر – پنبه اعمال شد و برای محافظت در برابر اشعه ماورای‌بنفش بر روی پوست آزمایش شد. آزمایش UV بهبود قابل‌توجهی در فعالیت جذب اشعه ماورای‌بنفش پس از پوشش‌دهی روی، روی منسوجات را پیشنهاد کرد. این نتایج امیدوارکننده به این معنی است که نانوذرات روی را می‌توان برای محافظت از بدن در برابر تشعشعات خورشیدی و خواص ضدباکتریایی آن‌ها روی پارچه و لباس اعمال کرد. از دیگر نانوذرات اکسید فلزی باخاصیت جذب UV می‌توان به TiO2، Al2O3، CeO2  روی منسوجات اشاره کرد.

علاوه بر مواردی که بدان اشاره شد، فلزات مختلف زیادی وجود دارد که میتوان از آنها بهعنوان ضد میکروب استفاده کرد. علاوه بر فلزات پرمصرف، نقره، مس و روی – تیتانیوم (اکسید)، منیزیم، طلا، قلع، زیرکونیوم و نیکل نیز بهعنوان مواد ضدمیکروبی گزارش شده است. بااین‌حال، تیتانیوم و قلع نیمه فلزی کارآمد نیستند. علاوه بر این، نیکل کارایی کمتری نسبت به نقره دارد. دردسترس‌بودن و قیمت این فلزات جایگزین نیز میتواند در انتخاب هر کدام از آن‌ها برای ایجاد اثر ضدباکتریایی بسیار متفاوت باشد.

تریکلوزان

تریکلوزان (2،4،4-تری کلرو-2 هیدروکسی دی فنیل اتر) یک مشتق بیبو، مصنوعی و حاوی کلر از فنل است که فعالیت ضدمیکروبی آن وابسته به غلظت و فرمولاسیون آن است. تریکلوزان یک ضدمیکروبی وسیع‌الطیف مؤثر بر روی ارگانیسمهای گرم مثبت و منفی است و به عنوان کاهش‌دهنده MRSA شناخته شده است. تریکلوزان شامل دو حال، تأثیر بر یکپارچگی غشای سلولی با انسداد بیوسنتز لیپید و یا مهار سنتز RNA و پروتئین در سلول است. به دلیل قدرت ضدمیکروبی قوی، تریکلوزان اغلب در صنعت نساجی بر روی منسوجات پلیاستر، نایلون، پلی‌پروپیلن، استات سلولز یا اکریلیک استفاده میشود. بااین‌حال، در سالهای اخیر، با عوارض جانبی مضر روی پوست انسان همراه بوده است؛ بنابراین، انتظار میرود استفاده از تریکلوزان در منسوجات کاهش یابد.

ترکیبات آمونیوم چهارتایی (QAC)

در سال 1930، ترکیبات آمونیوم چهارتایی(QACs)، گروهی از 191 جزء، کشف شد که دارای فعالیت ضد میکروبی هستند. نمونه‌هایی از QACها ترکیبات آبگریز و خطی آلکیل آمونیوم و همتایان آب دوست آنها هستند. طول زنجیره آلکیل، و همچنین تعداد گروههای آمونیوم کاتیونی و وجود گروههای پرفلورینه، میزان فعالیت ضد میکروبی را تعیین میکند. نمونههای دیگر QAC ها شامل کلرید ستیل پیریدینیم (CPC)، ستیل تری متیل آمونیوم بروماید (CTAB)، بنزیل دی متیل هگزا دسیل آمونیوم کلرید (BDHAC) و غیره هستند.

QACها ضدمیکروبی در برابر باکتریهای گرم مثبت و منفی، قارچها از جمله کپکها و برخی از انواع ویروسها هستند. بااین‌حال، باکتریهای گرم مثبت در مقایسه با باکتریهای گرم منفی حساستر هستند، زیرا دومی حاوی یک غشای سلول خارجی اضافی است. علاوه بر این، استافیلوکوک‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک، مانند MRSA معروف، نسبت به QAC ‌ها حساس نیستند؛ زیرا پمپ‌های خروجی QACs را از سلول‌ها خارج می‌کنند. QACها حالتهای عمل متفاوتی دارند. اولین هدف مهم برخی از QACها غشای سلولی است. ترکیبات آمونیوم چهارتایی کاتیونی هستند و بنابراین قادر به اتصال غشای سلولی با بار منفی هستند که منجر به ازهم‌گسیختگی و در نهایت نشت سلولی میشود. علاوه بر این، تخریب درون‌سلولی اسیدهای نوکلئیک و پروتئینها نیز امکانپذیر است. QACها به عنوان ضدمیکروبی روی پنبه، پلیاستر، نایلون و پشم استفاده میشوند.

ضد میکروبیهای جایگزین و پارچه های درمانی در صنعت نساجی

نگرانیهای زیست محیطی و سمی

ضد میکروبی‌هایی که امروزه برای تکمیل پارچه استفاده می‌شوند، نگرانی‌های زیادی را ایجاد می‌کنند. اولاً، مقاومت آنتی‌بیوتیکی یک مشکل جهانی است که بشریت امروز با آن مواجه است. به‌دست‌آوردن مقاومت یک فرایند تکاملی است که در سلولهای میکروبی رخ میدهد. به‌عنوان‌مثال، میکروارگانیسم‌ها ژن‌هایی را به دست می‌آورند که منجر به مکانیسم‌های مقاومت آنتی‌بیوتیکی مانند توسعه پمپ‌های خروجی می‌شوند تا از ورود مواد ضدمیکروبی به سلول جلوگیری کنند. به‌این‌ترتیب MRSA به ترکیبات آمونیوم چهارتایی حساس نیست. علاوه بر این، مقاومت یک ویژگی است که میتواند بین سلولها مبادله شود. علاوه بر مقاومت در برابر QAC ها، مقاومت در برابر ذرات نقره نیز گزارش شده است. این بدان معنی است که ضد میکروبیها کارایی خود را در کشتن میکروارگانیسمها از دست میدهند و بنابراین، در زمینه تکمیل ضدمیکروبی، توانایی خود را در کاهش بو از دست میدهند. ضد میکروبیها نیز میتوانند اثرات منفی بر سلامتی داشتهباشند. مواد بیوسیدال میتوانند اثر مضری بر میکروبیوم پوست داشته باشند و در درازمدت بوی بد بدن را بدتر کنند. این روکش‌های مصنوعی معمولاً راه‌حلی کوتاه‌مدت برای جلوگیری از بدبویی در منسوجات ارائه می‌کنند و ریشه مشکل را برطرف نمی‌کنند.

همچنین نگرانیهایی در مورد نفوذپذیری، اثرات نوروتوکسیک ، و سمیت بالقوه، بهویژه در توسعه اولیه ضد میکروبیهای مورداستفاده وجود دارد. در این زمینه، به ویژه تریکلوزان نگران‌کننده است؛ زیرا به‌عنوان یک مختل‌کننده غدد درونریز شناخته شده است و قادر به حرکت در بافتهای انسانی است. عناصر کمیاب‌تری کلوزان را میتوان در ارگانیسمها تشخیص داد، و درحالی‌که مشخص است که تریکلوزان باعث استرس اکسیداتیو، آپوپتوز و التهاب در سلولها میشود.

در کنار اثرات بهداشتی یا مشکلات مقاومتی، اثرات زیستمحیطی ضد میکروبیها نیز باید در نظر گرفته شود. پایداری موضوع مهمی است که ما را وادار می‌کند تا در مورد جایگزین‌های زیست‌محیطی و سازگار با محیط‌زیست فکر کنیم. در مورد ترکیبات نقره، تری کلوزان و آمونیوم چهارتایی، خطر شستشوی منسوجات در هنگام شستشو وجود دارد. تریکلوزان حتی از استفاده در منسوجات یا لباسهایی که باید به طور مرتب شسته شوند، منع میشود. استفاده از مواد ضدمیکروبی به ویژه زمانی که نتوان آنها را در طول تصفیه فاضلاب حذف کرد، مشکلساز است. به‌این‌ترتیب، ضد میکروبیها میتوانند برای موجودات آبزی سمی و مضر باشند. حذف مواد ضدمیکروبی را میتوان از طریق ته‌نشینی یا تجزیه زیستی به دست آورد. نقره و تریکلوزان را میتوان به طور مؤثر حذف کرد. بااین‌حال، اگر تریکلوزان در شرایط بی‌هوازی تجزیه شود، محصولات جانبی سمی بیشتری تشکیل می‌شود. برعکس، ترکیبات آمونیوم چهارتایی بهخوبی متابولیزه یا تجزیه نمیشوند. اما به دلیل بار مثبت، جذب ذرات با بار منفی مانند لجن، خاک یا رسوبات امکانپذیر است. بااین‌وجود، نه تنها خود ضد میکروبیها، بلکه فرایند تصفیه نساجی نیز بر محیط‌زیست تأثیر میگذارد. واضح است که زمان آن فرارسیده است که به سمت فناوری‌های سبز  و عوامل ضدمیکروبی سبز که هم تجدیدپذیر و هم پایدار هستند روی بیاوریم.

مسیرهای جدید

پیشنهاداتی برای کاهش اثرات زیستمحیطی ارائه شده است. نمونهای از این کار استفاده از پرداختهایی است که در انتشار مواد فعال به تأخیر می افتند که باعث افزایش عملکرد منسوجات ضدمیکروبی نیز میشود. علاوه بر این، استفاده از بایندرها یا اتصالات عرضی برای استفاده از مواد ضدمیکروبی بر روی منسوجات، ضد میکروبیها را در برابر فرایند شستشو مقاومتر میکند. برای مقابله با مشکل مقاومت آنتی‌بیوتیکی، به‌ویژه، کنترل مدیریت بو باید بر مهار انتخابی باکتری‌های مرتبط با بو بهجای تأثیرات طیف گسترده تمرکز کند. تحقیقات اخیر نشان داده است که بار میکروبی لزوماً مشکلی در تشکیل بو در منسوجات نیست. بلکه ترکیب میکروبی است. بااین‌حال، تحقیقات بیشتری برای شناسایی باکتری‌های مرتبط با بو یا بیماری‌زا و یافتن راه‌های جدید برای مهار انتخابی آنها موردنیاز است.

امکان دیگر هم برای مقاومت و هم برای مسائل زیست محیطی، استفاده از عوامل ضدمیکروبی سبز است، به‌عنوان‌مثال، ضد میکروبیهای طبیعی مانند کیتوزان، آلژینات، نشاسته یا ضد میکروبیهای استخراج شده از گیاهان. نمونه هایی از دومی ترپنوئیدها ، فلاونوئیدها  و تاننها  هستند. این ضد میکروبیهای طبیعی سازگار با محیط‌زیست هستند و دارای چندین برتری از جمله ایمنی، دردسترس‌بودن آسان و غیرسمی بودن برای پوست هستند که در ادامه با جزئیات بیشتر توضیح داده شده است. علاوه بر این، هیچ مقاومت ضدمیکروبی برای این ترکیبات طبیعی شناخته شده نیست. بااین‌حال، جستجو برای ضد میکروبیهای جدید ادامه دارد و مولکولهای امیدوارکننده دیگر، مانند پپتیدهای ضدمیکروبی (AMPs)، بیشتر مورد بررسی قرار میگیرند. AMPها پپتیدهای کوچکی با ساختار آمفی پاتیک هستند که از 12 تا 50 اسیدآمینه ساخته شده‌اند که دارای فعالیت میکروبی طیف وسیعی هستند. AMPها بر سنتز RNA و DNA تأثیر میگذارند، اما همچنین باعث آسیب به غشای یا حتی ازدست‌دادن مولکولهای ATP در سلول میشوند.

تکمیل‌های طبیعی آنتی‌باکتریال با اثرات درمانی

استفاده گسترده از سطوح پوشش داده شده با آنتی‌بیوتیک با ظهور باکتریهای مقاوم به چند دارو مرتبط است. علاوه بر این، اثرات آلاینده صنعت نساجی از تولید خود الیاف شروع میشود. هزینه تکمیل‌های ضدمیکروبی مصنوعی برای محیط‌زیست آشکارتر میشود و درعین‌حال رنگها و پرداختهای طبیعی در منسوجات شتاب قابل‌توجهی پیدا میکنند. انگیزه این خط موردعلاقه استانداردهای زیست محیطی سخت‌گیرانه‌ای است که توسط بسیاری از کشورها به دلیل استفاده بیش از حد از مواد شیمیایی که میتواند برای انسان و طبیعت مسمومیت ایجاد کند، تحمیل شده است. این جهت از تحقیقات در زمینه فناوری منسوجات و پوشاک با استفاده از مواد طبیعی، به دلیل سازگاری آنها با خواص خوش‌بوکننده، پدیدار شده است. تحقیق در مورد تکمیل‌های طبیعی یا مشتق شده طبیعی گام مهمی به سوی تولید بدون سم است. اکولوژی روشهای تولید، دفع زباله و اثرات مواد بر روی پوست انسان باید در نظر گرفته شود. این تمرکز فزاینده بر روی پرداخت‌های ضدباکتری طبیعی در صنعت نساجی منجر به برخی نوآوری‌های جدید و احیای قدیمی شده است. در ادامه الیاف اصلی ضدباکتری طبیعی و نانوتکنولوژیهای مورداستفاده برای کنترل بو و پیشگیری از بیماریهای پوستی را شرح داده شده است.

الیاف بامبو

در چین، الیاف بامبو بهعنوان ویتامین هوا یا عنصر طولانیمدت شناخته میشوند. این الیاف حاوی آنیونهایی است که در تصفیه خون، آرام‌کردن سیستم عصبی، تسکین علائم آلرژی مفید بوده و طبق گفته مونجل و کاشیاپ  (2015)، این مواد برای سلامت بدن و پوست انسان مفید است. بامبو یک محصول طبیعی است که حاوی فیبر سلولزی، همی سلولز، خاکستر و لیگنین است. یکی از سریعترین گیاهانی است که بدون آفتکش، کود یا علف‌کش به طور مؤثر رشد میکند. روش‌های اصلی تولید در تولید منسوجات بامبوی پایدار، فرایندهای مبتنی بر شیمیایی و مکانیکی است. بااین‌حال، این الیاف کاملاً زیست‌تخریب‌پذیر است و راه‌حلی برای بسیاری از مشکلات زیستمحیطی در صنعت نساجی است، زیرا ساخت آن از مواد خام تا تجزیه آن، اثرات مضر برای محیط‌زیست ایجاد نمیکند. پیشنهاد شده است که فیبر بامبو دارای یک عامل زیستی ضدباکتری منحصربه‌فرد است که به نام Bamboo Kun  شناخته میشود. بااین‌حال، Kun  به طور مستقیم به گروه عاملی هیدروکسیل (-OH) شناخته میشود، اما ترکیب شیمیایی دقیق و منشأ این خاصیت ضدباکتریایی تا همین اواخر مشخص نبود. مانند سلولز و همی سلولز، بامبو ماده پیچیدهای است که از لیگنین آب‌گریز و کربوهیدراتهای آب‌دوست تشکیل شده است که از نظر شیمیایی به هم متصل هستند. در یک مطالعه در سال 2011 در مورد منشأ عملکرد ضدباکتریایی بامبو به این نتیجه رسید که ترکیب ضدباکتریایی بامبو در لیگنین قرار دارد. لیگنین حاوی گروههای عاملی معطر و فنلی است که تصور میشود مسئول فعالیت ضدمیکروبی بامبو هستند.

عملکرد اضافی الیاف بامبو شامل خواص جذب بالای آن است که عرق را به طور بسیار مؤثری از بدن انسان دور میکند. گفته می‌شود که خواص جاذب بامبو به دلیل وجود ریز چاله‌های موجود در ساختار بامبو ناشی از سطح مقطع الیاف بامبو است که در صنعت پوشاک و منسوجات مورداستفاده قرار میگیرد. به‌این‌ترتیب، لباسهای بامبو با ادعای خواص ضدمیکروبی و سیستمهای تولید سازگار با محیط‌زیست در بازار نساجی درحال‌رشد است.

کیتوزان

کیتوزان ((C_6 H_11 O_4 N)n) یک پلیساکارید خطی از واحدهای -Dگلوکزامین و -Nاستیل-D-گلوکز امین با بتا-1،4-گلیکوزیدی است. منشأ آن از کیتین دی استیله است که به نوبه خود میتواند از دیواره سلولی چندین قارچ یا سختپوستان مانند خرچنگ و میگو استخراج شود. کیتوزان به دلیل خواص کاتیونی گروههای آمینه اولیه آن تحت pH اسیدی، دارای فعالیت ضد میکروبی است. به این ترتیب، کیتوزان میتواند با غشای سلولی میکروبی دارای بار منفی طیفی از میکروارگانیسمها تعامل داشته باشد. علاوه بر این، ویژگیهای ساختاری کیتوزان، مانند وزن مولکولی، درجه پلیمریزاسیون و استیل زدایی، بهطور فعال بر فعالیت ضد میکروبی آن تأثیر میگذارد. شرایط محیطی مانند دما،pH  یا قدرت یونی نیز بر خواص ضد میکروبی کیتوزان تأثیر دارد. روشهایی برای بهبود خواص ضد میکروبی کیتوزان وجود دارد که شامل افزودن یکبار مثبت دائمی از طریق اصلاح شیمیایی ساختار زنجیره آن است. سایر ترکیبات آلی ضد میکروبی از جمله اسانسها و نانوذرات فلزی نیز با کیتوزان ترکیب شده اند. این تغییرات  در ماده سبب می‌شود تا حلالیت و فعالیت ضد میکروبی کیتوزان را بدون تغییر در قابلیت تجزیه‌پذیری زیستی و ویژگی‌های ایمنی زیستی آن افزایش دهد.

توانایی تشکیل فیلم و استحکام مکانیکی کیتوزان آن را به مادهای ایده‌آل برای بسته‌بندی مواد غذایی و دستگاههای زیست‌پزشکیی تبدیل میکند. بااین‌حال، به دلیل فراوانی و خواص مطلوب آن مانند تجزیه‌پذیری زیستی، تمرکز بر استفاده از کیتوزان در نساجی به دلیل خواص بیولوژیکی ضدمیکروبی منحصربه‌فرد آن شده است. امروزه چندین محصول مبتنی بر کیتوزان بهصورت تجاری در دسترس هستند. این عمدتاً بهعنوان یک افزودنی کاربردی در پنبه، پلیاستر و پشم استفاده میشود. صنعت مد شروع به استفاده از خواص ضدباکتریایی طبیعی کیتوزان در منسوجات کرده است. اغلب، بیوپلیمر طبیعی از پوسته سختپوستان که محصول جانبی صنعت ماهیگیری است استخراج میشود. خواص ضد بو، ناشی از حضور آن در سختپوستان، به مهار باکتریهای روی سطح پارچه کمک میکند. استفاده از خواص ضدمیکروبی کیتوزان باهدف کاهش نیاز به شستشو، در نتیجه به کاهش ردپای کربن کلی منسوج کمک میکند.

الیاف جلبک دریایی

گیاهان دارویی و موجودات فعال زیستی قرنها است که بهعنوان یک درمان طبیعی برای بیماریهای انسان استفاده میشوند. بااین‌حال، اخیراً، علاقه بیشتری به این مواد به دلیل خواص دارویی و سمیت کم آنها بر روی بدن افزایش‌یافته است. تغییر قطعی در ترکیبات مبتنی بر مواد شیمیایی به محصولات زیست‌تخریب‌پذیر و پایدار با خواص سلامتی و تندرستی تبدیل شده است. جلبک‌ها موجودات اتوتروپیک  هستند که از گونه‌های مختلفی تشکیلشده‌اند و در بسیاری از زیستگاه‌های دریایی مختلف در سطح جهان یافت می‌شوند. جلبکهای دریایی را میتوان به سه دسته مختلف طبقه‌بندی کرد که با تفاوت آنها در رنگ‌دانه، ترکیب دیواره سلولی و پلی‌ساکاریدهای ذخیره قابل‌تشخیص است. این تفاوت‌ها در کلاس‌های جلبک دریایی دارای خواص متفاوتی هستند، بااین‌حال همه آنها یک ترکیب فنلی در گروه عملکردی آن مانند فلاونوئیدها به دست می‌آورند که به فعالیت‌های بیولوژیکی گسترده از جمله فعالیت‌های آنتی‌اکسیدان، ضدویروسی و ضدمیکروبی کمک می‌کنند.

ماهیت زیست فعال جلبک دریایی بهعنوان یک ماده طبیعی مهم در سالهای اخیر ظاهر شده است. بهمنظور استفاده از این روند، تحقیقات بر روی جداسازی و شناسایی ترکیبات و ترکیبات زیست فعال از جلبکهای دریایی برای کاربرد در صنایع مختلف متمرکز شده است. استفاده از مواد فعال در منسوجات برای مقاصد درمانی یا آرایشی یک زمینه نوظهور است. جلبک دریایی سرشار از ویتامینها، مواد معدنی، اسیدهای آمینه ضروری و پروتئین است که فواید درمانی شناخته شدهای برای پوست و بدن دارد. چنین خواصی میتواند سیستم ایمنی پوست را بهبود بخشد، تجدید سلولی را تشویق کند و ظرفیت آنتی‌اکسیدانی، ضدالتهابی و ضدمیکروبی را حفظ کند. این مزایا به نوبه خود میتواند به تسکین علائم بیماریهای پوستی مانند نورودرماتیت، درماتیت آتوپیک یا پسوریازیس کمک کند و از تشکیل گونههای اکسیژن فعال آزاد که میتواند غشای سلولی را تغییر داده و به ماده ژنتیکی سلولها حمله کند، جلوگیری کند.

همچنین تحقیقات در مورد الیاف کامپوزیت ویسکوز و جلبک برای صنعت نساجی بهمنظور استفاده از این خواص مراقبت از پوست توسعه‌یافته است. از مواد جلبک دریایی برای احساس نرمی پوست و فراوانی طبیعی ویتامینها، ریز مغذیها و عناصر استفاده شده است.

الیاف و نانوذرات محصور شده با ویتامین

کپسوله‌سازی ویتامین‌ها در الیاف نساجی در سال‌های اخیر به دلیل نقش مهم این ترکیب در سلامت پوست توسعه‌یافته است. ساختارهای شیمیایی متنوع این ترکیبات برای رشد و نمو طبیعی بدن انسان ضروری است. عملکرد اصلی ویتامینها توانایی آنها برای کار به عنوان کاتالیزورهای بیولوژیکی و مواد ساختاری برای آنزیمهای مهم است که واکنشهای بیوشیمیایی مختلفی را برای پوست و بدن ممکن میکند.

ویتامین E به دلیل خواص زیست فعال و ارتباط با سلامت پوست موردتوجه در صنعت آرایشی و مراقبت از پوست قرار گرفته است. گروهی از ترکیبات چربی‌دوست که ویتامین E را تشکیل میدهند شامل چهار توکوفرول و چهار توکوترینول است. ویتامین E دارای ساختار شیمیایی است که از ساختار 6-هیدروکسی کرومان دو حلقهای با مجموعهای از سه واحد ایزوپرنوئید ساخته شده است. خواص آنتی‌اکسیدانی محلول در چربی ویتامین E به محافظت از اپیدرم و درم در برابر استرس اکسیداتیو تحتتأثیر محیط کمک میکند. به دلیل خواص آنتی‌اکسیدانی (توانایی آن در مهار تشکیل رادیکالهای آزاد)، میتواند از پراکسیداسیون لیپیدی محافظت کند و توانایی کند کردن روند پیری پوست را دارد. ویتامین E به بهبود زخمها و درمان بیماریهای پوستی مانند درماتوز پوستولار زیر قرنیه، درماتیت آتوپیک، پسوریازیس، آکنه ولگاریس، اسکلرودرمی کمک میکند. در جهت پیشگیری از سرطان پوست در یک مطالعه در سال 2002، رابطه بین مصرف ویتامین E، سطح IgE و علائم درماتیت آتوپیک بررسی شد. نتایج نشان داد که ویتامین E یک درمان درمانی امیدوارکننده برای این بیماری است. همچنین رابطه بین ویتامین E و سلامت پوست در صنعت نساجی در حال بررسی است. پارچههای حاوی ویتامین E برای اثرات آنتی‌اکسیدانی خود بر روی پوست از طریق فرایندهای ریزپوشانی یا ادغام در ماتریکس نخ مورد آزمایش قرار گرفتهاند. ویتامینها با استفاده از یک سیستم ریزپوشانی دارای رهایش کنترل شده به منسوجات اعمال می‌شوند. نتیجهگیری شده است که حضور ماده فعال ویتامین E از پوست محافظت میکند و خاصیت ضد پیری و مرطوب‌کنندگی دارد. بااین‌حال، مطالعات بیشتر in vivo برای تأیید اثرات آن بر روی پوست توصیه میشود.

نانوذرات اسانس

به دلیل مساحت سطح زیاد و انرژی سطحی بالای نانوذرات، برای استفاده در تکمیل نانو منسوجات بسیار کارآمد هستند. این مزایا میتواند دوام بهتر عملکرد کلی منسوج و تمایل بیشتر به پارچه ها را داشته باشد. به‌این‌ترتیب، نانو کپسوله‌سازی یا تکمیل روغن‌های ضروری در منسوجات در سال‌های اخیر به‌عنوان یک جایگزین مبتنی بر زیست، توجه بیشتری را به خود جلب کرده است. اسانسها خواص ضد بو یا ضدمیکروبی دارند و عوارض جانبی عمدهای ایجاد نمیکنند. همچنین این در مورد عوامل فعال مصنوعی صدق میکند. اسانسها که عمدتاً از ترپن‌ها تشکیل شده اند از مخلوط پیچیدهای از ترکیبات فرار تشکیل شده اند و اغلب در گیاهان معطر یافت میشوند. در دنیای طبیعی، این روغن‌های ضروری به دلیل خواص ضدباکتریایی، ضدویروسی، ضدقارچی و حشره‌کش‌ها در محافظت از گیاهان نقش دارند. از زمانهای قدیم، عصارههای گیاهی نعناع، لیمو، میخک و دارچین به دلیل فعالیت ضدباکتریایی، التهابی و آنتی‌اکسیدانی آن بر روی پوست مورداستفاده قرار می‌گرفته است. باتوجه‌به این خواص میتوان از این عصارههای گیاهی در محصولات ترمیم‌کننده زخم استفاده کرد. نمونه های دیگری از روغنهای طبیعی مورداستفاده برای خواص ضدباکتریایی خود عبارت‌اند از: روغن چریش، روغنکرچک، روغن کارانجا و روغن سیترونلا. از مزایای این مواد فعال می‌توان به اثربخشی مؤثر و عدم وجود هر گونه عوارض جانبی اشاره کرد. در نتیجه، تمرکز بیشتری روی کاربردهایی که از این روغنها استفاده میکنند، وجود دارد. علاوه بر این، پوست انار، پرتقال و لیمو در حال حاضر موضوعات موردمطالعه برای منسوجات سازگار با محیط‌ زیست هستند.

بررسی پارچه پوشش داده شده با روغن‌های ضروری، خواص ضدباکتریایی را در برابر باکتریهای گرم منفی و گرم مثبت نشان می‌دهد که نشان می‌دهد این تکنیک میتواند در صنعت نساجی به عنوان یک پوشش ضدمیکروبی لباسهای پزشکی، ورزشی و وسایل تفریحی برای مهار بو در پوشاک استفاده شود. روغن نعناع به منظور استفاده از خواص ضد بو و سمیت کم آن در منسوجات گنجانده شده است. صنعت نساجی از روغن‌های ضد بو و خواص ضدمیکروبی نعناع فلفل با تکمیل پارچه با استفاده از فناوری بالشتک استفاده می‌کند.

آب اکسیژنه

پراکسید هیدروژن (H_2 O_2) قادر به مهار باکتریهای مهاجم بر روی منسوجات است. از آنجایی که این ترکیب توسط سلولهای انسان و باکتری تولید میشود، پراکسید هیدروژن نیز به عنوان یک ضد میکروب طبیعی طبقه بندی میشود. از فعالیتهای ضد میکروبی پراکسید هیدروژن میتوان برای مهار باکتریها، ویروسها، قارچها از جمله کپکها استفادهکرد. همچنین این ماده میتواند در عسل یافت شود و به عنوان یک نگهدارنده عمل کند. از اشکال‌های اصلی اسن روش می‌توان به ناپایداری مولکول اشاره کرد، به این معنی که نیاز به تثبیت مولکول یا استفاده هرچه سریعتر از آن برای پایدار ماندن اثر مربوطه وجود دارد