Antimicrobial flexible coating material for the car sharing segment of the automotive industry

Abstract

A partilha de carros é um segmento da indústria automóvel em rápida expansão, com milhões de utilizadores em todo o mundo. Até 2027, estima-se que só na Europa existirão cerca de 14,7 milhões de utilizadores, traduzindo-se num valor de mercado de 4,56 mil milhões de dólares. Contudo, o aumento deste fenómeno leva a preocupações acrescidas ao nível da higiene e segurança, levando a indústria automóvel a procurar soluções para fazer face a esta situação. A literatura sugere que espaços confinados e multi-partilhados, incluindo superfícies de alto toque no interior do carro, representam áreas importantes para a colonização de microrganismos. Assim, o principal objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de materiais de revestimento flexíveis antimicrobianos para a redução da exposição humana a agentes potencialmente patogénicos. Este trabalho teve como foco o desenvolvimento de materiais de revestimento flexíveis com atividade antimicrobiana através da modificação das propriedades físicas (topografia da superfície) ou químicas (incorporação de agentes antimicrobianos). Os filmes foram produzidos a partir de formulações de poliuretano com diferentes agentes antimicrobianos (compostos de base fenólica, iônica ou metálica) ou estabilizadores de luz ultravioleta - Aminas Estericamente Impedidas Estabilizadoras à Luz (HALS) vs não-HALS. Os filmes produzidos foram caracterizados ótica, química e fisicamente, enquanto as propriedades antimicrobianas foram testadas contra bactérias, fungos e vírus. As modificações na topografia da superfície, independentemente do tamanho do padrão, não influenciaram na capacidade antimicrobiana do revestimento. No entanto, a incorporação de agentes antimicrobianos teve impacto no crescimento microbiano. Os aditivos com maior potencial antimicrobiano foram os compostos à base de cobre, os compostos iónicos, assim como o HALS Tinuvin 770 DF, que reduziram a carga microbiana em 99%. Em relação ao mecanismo de ação do HALS, este pode ser atribuído à liberação de nitritos por auto oxidação do Tinivum 770 DF. Importante referir que, a incorporação desses compostos antimicrobianos não alterou significativamente as propriedades originais dos filmes e não foi observada citotoxicidade decorrente da utilização destes compostos. Esses resultados destacam o potencial uso de materiais antimicrobianos na indústria automóvel para controlar a carga microbiana e reduzir a transmissão de agentes patogénicos entre os utilizadores.

Car sharing is a rapidly expanding segment of the automotive industry, with millions of users worldwide. By 2027 it is estimated that Europe alone will have around 14.7 million users in Europe, translating into a market value of $4.56 billion. However, the increase of car sharing has also brought about concerns in hygiene and safety, prompting the automotive industry to search for solutions to address this emerging trend. Research suggests that confined and multi-shared spaces, including high-touch surfaces in car interiors, represent important areas for the colonization of microorganisms. Considering this, the main aim of this work was the development of antimicrobial flexible coating materials for automotive industry thereby reducing human exposure to potential harmful pathogens. This work focused on developing flexible coating materials with antimicrobial capacity through the modification of physical (surface topography) or chemical properties (incorporation of antimicrobial agents). Films were produced from polyurethane formulations incorporating different antimicrobial agents (phenolic-, ionic- or metal-based compounds) or UV light stabilizers - pure Hindered Amine Light Stabilizers (HALS) vs non-HALS. The produced films underwent optical, chemical and physical characterization, while their antimicrobial properties were tested against bacteria, fungi and virus. Surface topography modifications, regardless the pattern size, did not influence the antimicrobial capacity of the coating. However, the incorporation of antimicrobial agents did impact microbial growth. The additives with the highest antimicrobial potential were copper- and ionic-based compounds, along with HALS Tinuvin 770 DF, which reduced microbial burden by 99%. Regarding the mechanism of action of HALS, this could be attributed to the release of nitrites through autoxidation of Tinuvin 770 DF. Notably, the incorporation of these antimicrobial compounds did not significantly alter the film’s original properties and were not cytotoxic. These results highlight the potential use of antimicrobial materials in the automotive industry to control microbial burden and avoid the transmission of pathogens among car users.