La tecnología de fotocatálisis desde un punto de vista médico

La reacción de fotocatálisis en detalle

El TiO2 es un semiconductor. Los electrones en los semiconductores pueden estar en dos estados diferentes: libres y ligados. En general, los electrones suelen estar fijos, es decir, están unidos a un ion en una red y forman un enlace químico fuerte con dicho ion.

Para "sacar" un electrón de la red, es necesario aplicar al menos 3,2 electronvoltios (eV) de energía (compárese: la energía cinética de un mosquito volador es de aproximadamente un billón de eV). Afortunadamente, esta es exactamente la cantidad de energía transportada por un cuanto de luz con una longitud de onda inferior a 390 nm. Por lo tanto, un cuanto de luz 'golpea' a un electrón fuera de la red formando una vacante electrónica o simplemente 'un agujero'.


El electrón y el agujero se mueven activamente dentro de las partículas de TiO2. Como resultado de tal movimiento, se recombinan (se encuentran, se "casan" y regresan al estado ligado) o son expulsados de la superficie e inmediatamente capturados por ella.

Tanto el hueco como el electrón son extremadamente reactivos. La superficie general del catalizador es un área de oxidación poderosa. Al entrar en contacto con la superficie del catalizador, el oxígeno recibe un electrón libre y da lugar a un radical oxidativo (O •) que es capaz de destruir (oxidar) cualquier compuesto orgánico.

El agujero, a su vez, reacciona con el primer compuesto orgánico encontrado en la superficie. El agujero 'saca' el electrón que falta de este compuesto, disolviéndolo así en agua y dióxido de carbono. Cada vez que se agota un par electrón-hueco, un nuevo par sube a la superficie del catalizador, como burbujas en un vaso de
champán. El proceso de oxidación continúa mientras la luz incida sobre el catalizador.

Tecnológico innovaciones:

El catalizador. El catalizador con mayor actividad fotocatalítica es el TiO2 con una modificación cristalina de anatasa y mínimas impurezas. En nuestros dispositivos utilizamos dicho catalizador en forma de polvo ultrafino de nuestra propia producción. El tamaño de partícula es de aproximadamente 40 nm. Este es el estado en el que el catalizador es muy activo y tiene el área de superficie máxima para la reacción.

El portador (la superficie del componente estructural cubierta con TiO2). Los requisitos del material de soporte son bastante estrictos: no puede estar hecho de materiales orgánicos porque cualquier materia orgánica se descompone cuando se expone a la radiación UV; necesita transmitir luz ultravioleta, lo que significa que debe ser transparente; y debe ser pequeño pero proporcionar una gran área de contacto entre el catalizador y el aire. Sabemos cómo fabricar dicho soporte: produciendo placas o tubos de perlas de cuarzo sinterizado de 1 mm de diámetro utilizando nuestra propia tecnología patentada.

Fotocatálisis desde el punto de vista médico, su funcionalidad y la aplicación en "Airguard Immune"


Los materiales fotocatalíticamente activos se utilizan para dar a las superficies propiedades de autolimpieza, para purificar el aire y el agua y para matar bacterias, algas, hongos y virus en aerosoles. La contaminación orgánica se convierte en H2O y CO2 por activación mediante irradiación con luz de una longitud de onda adecuada, generalmente luz ultravioleta. Aquí, los pares de electrones y huecos se generan mediante la absorción de fotones, que están disponibles para las reacciones de oxidación o reducción necesarias.

La fotocatálisis no solo puede limpiar, sino que, en determinadas condiciones, también puede contribuir a la producción de hidrógeno respetuosa con el medio ambiente y a la conversión de dióxido de carbono (CO2) en compuestos de hidrocarburos de mayor valor. En principio, la fotocatálisis no utiliza sustancias químicas adicionales y, por tanto, es una de las tecnologías más ecológicas y sostenibles. Por ejemplo, en el campo de la higiene y la tecnología médica, la fotocatálisis se utiliza mediante el acabado antimicrobiano de superficies para descontaminar, descomponer los contaminantes y esterilizarlos.

La eficacia y las ventajas de aplicación de la tecnología de filtros fotocatalíticos finalmente se probaron en fases de prueba intensivas en Asia. Los institutos japoneses y surcoreanos (Korea Conformity Laboratory KCL, JeonBok University, Yonsei University, Japanese Institute for Industrial Engineering Research of Kanagawa Province (KISTEC), Japanese Research Institute for Catalysis (PIRC)) confirman que E. coli, salmonella, bacteriófago, rotavirus , norovirus, influenza y coronavirus pueden destruirse o volverse inofensivos mediante fotocatálisis. Esto se aplica a los coronavirus MERS, los coronavirus del SARS y, según lo confirmado por el instituto de investigación de Corea del Sur KICT, los filtros fotocatalíticos también eliminan el nuevo coronavirus SARS-CoV-2.

Ya se han llevado a cabo varias pruebas microbiológicas por laboratorios reconocidos en varios países de la UE y han confirmado la reducción de la carga de gérmenes.

"Airguard Immune" está realizando actualmente un estudio en cooperación con la Clínica Universitaria Médica de Graz y la Unidad de Investigación para la Seguridad en la Salud para poder demostrar un efecto virostático además de los otros efectos antimicrobianos. El objetivo de este estudio in vivo es específicamente demostrar el efecto único de "Airguard Immune" en la reducción de la carga viral de COVID 19 en el aire ambiente. Este prometedor estudio se está trabajando a toda velocidad y se publicará en breve.

"Airguard Immune" utiliza óxido de titanio nanocristalino y una lámpara UVA Philips Cleo, que emite luz con una longitud de onda de 315-400 nm, lo que evita la formación de ozono. Este efecto es utilizado por "Airguard Immune" para descontaminación y esterilización.

“Airguard Immune” es un producto nuevo e innovador, ya que fue la primera vez que se fabricó un fotocatalizador permanentemente estable a partir de óxido de titanio. Este producto ofrece dos ventajas principales. En primer lugar, "Airguard Immune" es completamente seguro y se puede utilizar de forma continua en habitaciones donde haya gente. En segundo lugar, la nueva tecnología no solo filtra el aire y absorbe los patógenos, sino que también inactiva los patógenos mediante fotocatálisis.

Dr.med.univ Bresztowanszky Gerfried