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- 3.1 Sicherheit von Gefahrgutverpackungen und Batterien (2)
- 4.3 Schadstofftransfer und Umwelttechnologien (2)
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- 5 Werkstofftechnik (1)
- 5.1 Mikrostruktur Design und Degradation (1)
Eingeladener Vortrag
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Materials that confer antimicrobial activity, be that by innate property, leaching of biocides or design features (e.g., non-adhesive materials) continue to gain popularity to combat the increasing and varied threats from microorganisms, e.g., replacing inert surfaces in hospitals with copper. To understand how efficacious these materials are at controlling microorganisms, data is usually collected via a standardised test method. However, standardised test methods vary, and often the characteristics and methodological choices can make it difficult to infer that any perceived antimicrobial activity demonstrated in the laboratory can be confidently assumed to an end-use setting. This review provides a critical analysis of standardised methodology used in academia and industry, and demonstrates how many key methodological choices (e.g., temperature, humidity/moisture, airflow, surface topography) may impact efficacy assessment, highlighting the need to carefully consider intended antimicrobial end-use of any product.
New antibacterial agents are urgently required to fight the emergence of antibiotic-resistant bacteria. We recently synthesized the first thioimidazolium ionene, which has antibacterial properties and can degrade in various media. This dual functionality is crucial in order to limit the environmental impact of these biocides. We have found that our polymer is stronger than benzalkonium chloride (BAC) against Pseudomonas aeruginosa and also readily degrades in the presence of base, while remaining stable in acidic environments. These results highlight a new emerging class of antibacterial degradable polymers.
Improved Durability of Wood Treated with Nano Metal Fluorides against Brown-Rot and White-Rot Fungi
(2022)
Low-water soluble metal fluorides such as magnesium fluoride (MgF2) and calcium Fluoride (CaF2) were evaluated for decay protection of wood. Initially, the biocidal efficacy of nano metal fluorides (NMFs) against wood destroying fungi was assessed with an in-vitro agar test. The results from the test showed that agar medium containing MgF2 and CaF2 was more efficient in preventing fungal decay than stand-alone MgF2 or CaF2. These metal fluorides, in their nanoscopic form synthesized using fluorolytic sol-gel synthesis, were introduced into the sapwood of Scots pine and beech wood and then subjected to accelerated ageing by leaching (EN 84). MAS 19F NMR and X-ray micro CT images showed that metal fluorides were present in treated wood, unleached and leached. Decay resistance of Scots pine and beech wood treated with NMFs was tested against Wood destroying fungi Rhodonia placenta and Trametes versicolor in accordance with EN 113. Results revealed that mass losses were reduced to below 3% in wood treated with the combination of MgF2 and CaF2.
It is concluded that NMFs provide full protection to wood even after it has been leached and can be used as wood preservatives in outdoor environments.
Test methods for efficacy assessment of antimicrobial coatings are not modelled on a hospital environment, and instead use high humidity (>90%) high temperature (37 ◦C), and no airflow. Therefore, an inoculum will not dry, resulting in an antimicrobial surface exhibiting prolonged antimicrobial activity, as moisture is critical to activity. Liquids will dry quicker in a hospital ward, resulting in a reduced antimicrobial efficacy compared to the existing test, rendering the test results artificially favourable to the antimicrobial claim of the product. This study aimed to assess how hospital room environmental conditions can affect the drying time of an inoculum, and to use this data to inform test parameters for antimicrobial efficacy testing based on the hospital ward. The drying time of different droplet sizes, in a range of environmental conditions likely found in a hospital ward, were recorded (n = 630), and used to create a model to inform users of the experimental conditions required to provide a drying time similar to what can be expected in the hospital
ward. Drying time data demonstrated significant (p < 0.05) variance when humidity, temperature, and airflow were assessed. A mathematical model was created to select environmental conditions for in vitro antimicrobial efficacy testing. Drying time in different environmental conditions demonstrates that experimental set-ups affect the amount of time an inoculum stays wet, which in turn may affect the efficacy of an antimicrobial surface. This should be an important consideration for hospitals and other potential users, whilst future tests predict efficacy in the intended end-use environment.
Unterschiedliche Befeuchtungssysteme für Vitrinen, die die Ausstellungsobjekte bei definierter Luftfeuchtigkeit vor externen Einflüssen wie Staub bewahren sollen, wurden im Hinblick auf die Möglichkeit der potenziellen mikrobiologischen Kontamination untersucht. Ergänzend hierzu wurden Parameter wie pH-Wert und Leitfähigkeit des Wassers im Befeuchter untersucht und die mikrobiellen flüchtigen organischen Verbindungen (MVOC, microbial volatile organic compounds) in der Modellvitrine bestimmt. Die Leitfähigkeitsmessung kann als Indikator für den Verunreinigungsgrad des Wassers dienen, weil sie mit der mikrobiologischen Belastung korreliert. Weiterhin war eine mikrobiologische Belastung der Luft in der Modellvitrine auch bei relativ hoher Verunreinigung des Befeuchtungswassers nicht nachzuweisen.
During their growth on wood many fungi produce characteristic volatile organic compounds as secondary metabolites. These microbial volatile organic compounds (MVOCs) can be used as indicators of fungal growth even when such growth is concealed. In order to investigate the formation of these volatile metabolites on building materials, specimens of pine sapwood on agar media colonized by the dry-rot fungus Serpula lacrymans and a mixture of six moulds were examined. MVOCs from this fungal growth were studied over a period of up to half a year by ion mobility spectrometry (IMS) headspace analysis using a sensitive, portable IMS mini-device. The IMS headspace spectra from the growing fungal specimens obtained during this time span are differed from non-incubated wood specimens and indicate the presence of a mixture of MVOCs. The composition and amount of volatile metabolites of the fungi changed during cultivation. This was confirmed by a principal component analysis (PCA). Identification of different MVOCs in the headspace according to drift time and the mobility of ionized gaseous species in reference to GC-MS investigations were proposed. It was concluded that IMS can be used as a rapid and sensitive on-site method to indicate actively growing fungi concealed within wood.
Wann ist es sinnvoll ein Biozid in ein synthetisches Material einzubringen? Wenn dadurch ein Problem gelöst wird. Deshalb sollte bei jeder Versuchsplanung die Frage stehen: Was ist das Problem, das man durch Biozieinsatz lösen will? Wie kann es im Laborversuch dargestellt werden? Konnte der Laborversuch zeigen, dass bei Biozideinsatz das Problem kleiner wird, beziehungsweise nicht mehr existiert? Je höher die Teststufe ist, umso mehr muss der Prüfablauf auf die Praxisbedingungen in der Gebrauchsphase des biozidhaltigen Erzeugnisses abgestimmt werden. Auf Stufe 1 werden in der Regel einzelne Wirkstoffe getestet. Ziel ist, die prinzipielle Wirksamkeit nachzuweisen, um die Ergebnisse für die Zulassung auf die Positivliste biozider Wirkstoffe der Biozidrichtlinie einzureichen. Während auf Stufe 1 bereits Normmethoden unter Einbeziehung einer relevanten Materialmatrix angewendet oder für die Fragestellung adaptiert werden können, ist dies für Stufe 2 oftmals nicht gegeben. Stufe 2 zeichnet sich durch Prüfmethodik mit praxisrelevanten Belastungen zur zeitraffenden Alterung des Biozids in seiner Materialmatrix aus. Hier stellt sich auch die Frage zur Langzeitwirksamkeit. Anstelle eines einzelnen Wirkstoffs wird oftmals ein Gemisch verschiedener Wirkstoffe und zusätzlichen Additiven, die wiederum Einfluss auf beispielsweise die Verteilbarkeit, Stabilität und Bioverfügbarkeit haben können. Es wird also kein Wirkstoff, sondern ein Biozidprodukt geprüft. In dem Biozidprodukt dürfen aber nur Wirkstoffe eingesetzt werden, die im Rahmen der Biozidrichtlinie bereits zugelassen sind und auf der Positivliste zu finden sind. Stufe 3 wird diskutiert im Zusammenhang mit Biozidprodukten mit Außeneffekt. Sie beschäftigt sich mit dem Nachweis von Vorteilen durch die Biozidnutzung. Hier gilt es den Verbraucher- und Umweltschutz gegen den Nutzen der möglichen Wertschöpfung oder auch den Gesundheitsschutz durch Biozideinsatz abzuwägen.
The wood protection industry has refined their products from chrome-, copper-, and arsenate-based wood preservatives toward solely copper-based preservatives in combination with organic biocides. One of these is Cu-HDO, containing the chelation product of copper and N-cyclohexyldiazenium dioxide (HDO). In this study, the fate of isotope-labeled (13C) and nonlabeled (12C) Cu-HDO incorporated in wood sawdust mixed with soil was investigated. HDO concentration was monitored by high-pressure liquid chromatography. The total carbon and the δ13C content of respired CO2, as well as of the soil-wood-sawdust mixture, were determined with an elemental analyzer-isotopic ratio mass spectrometer. The concentration of HDO decreased significantly after 105 days of incubation, and after 24 days the 13CO2 concentration respired from soil increased steadily to a maximum after 64 days of incubation. Phospholipid fatty acid-stable isotope probing (PFA-SIP) analysis revealed that the dominant PFAs C19:0d8,9, C18:0, C18:1ω7, C18:2ω6,9, C17:1d7,8, C16:0, and C16:1ω7 were highly enriched in their δ13C content. Moreover, RNA-SIP identified members of the phylum Acidobacteria and the genera Phenylobacterium and Comamonas that were assimilating carbon from HDO exclusively. Cu-HDO as part of a wood preservative effectively decreased fungal wood decay and overall microbial respiration from soil. In turn, a defined bacterial community was stimulated that was able to metabolize HDO completely.
Untersuchung von Transport- und Schädigungsprozessen mittels lokal angeregter aktiver Thermografie
(2010)
Als schnelles und berührungsfreies Messverfahren kann die aktive
Thermografie auch in-situ eingesetzt werden, d.h. während sich Materialeigenschaften
aufgrund direkter oder indirekter Einflüsse ändern.
In diesem Beitrag stellen wir die Methode der aktiven Thermografie mittels lokaler
Laseranregung und deren Anwendung auf unterschiedliche Materialien wie Holz,
Sandstein und Keramiken vor. Mit der im Folgenden beschriebenen Methode
wurden der Einfluss von Holzschutzmitteln auf die thermischen Eigenschaften von
Holz, Feuchtetransportprozesse in Naturstein sowie die thermischen Eigenschaften
von Siliziumcarbid unterschiedlicher Dicke und von Hochtemperaturkeramiken
nach zunehmender thermischer Belastung in-situ untersucht.
Experimentelle Ergebnisse werden u. a. im Vergleich mit numerischen Simulationen
vorgestellt.