Tài liệu Hoàn tất kháng khuẩn cho vải dùng trong y tế

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ HOÀN TẤT VÀ KIỂM TRA SẢN PHẨM …..….. ĐỀ TÀI HOÀN TẤT VẢI KHÁNG KHUẨN DÙNG TRONG Y TẾ TP.HCM 3/2017 MỤC LỤC 1. Giới thiệu về ngành y tế tại Việt Nam: .......................................................................... 2 1.1. Khái quát về ngành y tế Việt Nam. ......................................................................... 2 1.2. Nhiễm khuẩn trong bệnh viện: ................................................................................ 4 1.2.1. Tình trạng nhiễm khuẩn bệnh viện: ................................................................. 5 1.2.2. Nguyên nhân gây nhiễm khuẩn trong bệnh viện.............................................. 6 2. Khái quát về vi khuẩn và virut. ........................................................................................ 7 2.1 Vi khuẩn. ................................................................................................................... 7 2.2. Virut ........................................................................................................................ 12 2.3 Tổng quan về vật liệu kháng khuẩn trong y tế. ......................................................... 13 2.3.1 Khái niệm về vải kháng khuẩn: .......................................................................... 13 2.3.2 Khái quát về tác nhân lây nhiễm vi sinh vật trong ngành y: .............................. 13 2.3.3 Sự truyền vi khuẩn và chất lỏng qua vải............................................................. 14 2.3.4 Vải sợi dùng trong áo choàng y tế. ..................................................................... 15 2.3.5 Tổng quan về các thành phần cơ bản của vải và quá trình xử lý hoàn tất vải kháng khuẩn. ................................................................................................................ 16 3. Công nghệ hoàn tất kháng khuẩn................................................................................. 19 3.1. Kháng khuẩn bằng dung dịch keo nano bạc ........................................................ 20 3.2. Kháng khuẩn bằng chitosan. ................................................................................. 21 4. Một số loại vải sợi kháng khuẩn trên thị trường:......................................................... 24 Tài liệu tham khảo: ............................................................................................................. 32 1. Giới thiệu về ngành y tế tại Việt Nam: 1.1. Khái quát về ngành y tế Việt Nam. Trong thập kỷ trước, thu nhập bình quân đầu người tăng gấp đôi, tỷ lệ đói nghèo giảm mạnh. Hầu hết các hộ đói nghèo sống ở khu vực nông thôn, trong đó có các dân tộc thiểu số ở các tỉnh miền núi. Chính phủ coi y tế là trụ cột của phát triển kinh tế xã hội. Chính phủ mong muốn mọi người dân được đảm bảo tiếp cận một cách tốt nhất các dịch vụ chăm sóc sức khỏe chất lượng. Theo báo cáo của các bệnh viện, nhu cầu dịch vụ y tế hiện đại tăng mạnh không chỉ do già hóa dân số, các bệnh không truyền nhiễm và tai nạn, mà còn do dân trí được cải thiện và điều kiện sống tốt hơn đòi hỏi dịch vụ y tế tốt hơn và tiện nghi hơn. Chính phủ đang tìm hiểu khả năng áp dụng mô hình hợp tác công tư (PPP) trong xây dựng bệnh viện. Thay vì nỗ lực tăng số giường bệnh vốn đã ở mức cao, cần nỗ lực hơn nữa để cải thiện môi trường sống an toàn và thúc đẩy lối sống lành mạnh nhằm phòng ngừa các bệnh không truyền nhiễm (NCD), tai nạn, chấn thương, nhiễm độc (AIP). Nhu cầu sử dụng giường bệnh có thể được giảm hơn nữa nhờ nỗ lực cải thiện các dịch vụ chăm sóc sức khỏe ban đầu, tăng các dịch vụ chuyên sâu ở tuyến dưới, đồng thời có cơ chế khuyến khích phù hợp để giảm tình trạng khám chữa bệnh nhân vượt tuyến, rút ngắn thời gian lưu viện. Tăng cường tiếp cận dịch vụ cho những đối tượng thiệt thòi. Tỷ lệ tử vong bà mẹ ở các dân tộc thiểu số và ở khu vực nông thôn gấp bốn lần và hai lần so với khu vực thành thị. Tỷ lệ suy dinh dưỡng ở người nghèo luôn ở mức cao. Người dân ở các địa bàn xa xôi rất khó tiếp cận dịch vụ y tế với chi phí phù hợp và chất lượng tốt do không có cán bộ y tế. Người dân không hài lòng với với y tế cơ sở nên thường khám chữa bệnh vượt tuyến hoặc tìm đến cơ sở y tế tư nhân. Các cơ sở đào tạo bị quá tải và không có khả năng đào tạo kỹ năng nghề tốt. Cần có những thay đổi mạnh mẽ trong phát triển, hỗ trợ và quản lý đội ngũ cán bộ y tế. Bảng 1.1 Số liệu nhân lực y tế TP.HCM năm 2006-2010. Nguồn: Sở Y tế TP.HCM Cải thiện hiệu quả hoạt động của ngành. Ngành y tế hoạt động kém hiệu quả. Mặc dù ngành đề ra những mục tiêu rất rõ ràng và đẩy mạnh tinh thần phục vụ, nhưng cơ cấu tổ chức còn phân tán, thiếu sự gắn kết giữa các đơn vị cùng cấp và giữa các cấp. Các bệnh viện được khuyến khích tự chủ tài chính và con người nhằm cải thiện hoạt động của mình. Bảng 1.2 Tổng số bệnh viện và giường bệnh theo tuyến bệnh viện (năm 2011) Riêng trên địa bàn TP.HCM hiện có 108 bệnh viện đang hoạt động, trong đó có 21 bệnh viện thuộc trung ương, 31 bệnh viện thuộc Sở Y tế TP, 23 bệnh viện thuộc quận huyện và 33 bệnh viện tư nhân đang hoạt động (theo báo cáo 6 tháng đầu năm 2012 về tình hình quản lý và xử lý nước thải y tế của các bệnh viện trên địa bàn TP.HCM). 1.2. Nhiễm khuẩn trong bệnh viện: 1.2.1. Tình trạng nhiễm khuẩn bệnh viện: Nhiễm khuẩn bệnh viện được định nghĩa là các nhiễm khuẩn mắc phải trong thời gian bệnh nhân nằm viện, thường chỉ biểu hiện 48 giờ sau khi nhập viện và không hiện diện tại thời điểm nhập viện. Nhiễm khuẩn bệnh viện (NKBV) là hậu quả không mong muốn trong thực hành khám bệnh, chữa bệnh. Có nhiều loại tác nhân có khả năng gây nhiễm khuẩn bệnh viện như: vi khuẩn, virus, ký sinh trùng, trong đó căn nguyên vi khuẩn là chủ yếu chiếm hơn 90% các nhiễm khuẩn bệnh viện. Tại Việt Nam điều tra năm 2008 trong 19 bệnh viện toàn quốc cho thấy căn nguyên nhiễm khuẩn bệnh viện đa số là vi khuẩn Gram âm chiếm 78%, vi khuẩn Gram dương 19% . Ngoài tác nhân gây bệnh còn có 2 yếu tố khác ảnh hưởng đến nhiễm khuẩn bệnh viện là tính nhạy cảm của cơ thể và yếu tố bệnh viện. Trong đó yếu tố bệnh viện như môi trường, không khí phòng mổ, phòng bệnh nhân, dụng cụ phẫu thuật cũng như ý thức và sự tuân thủ các quy định về kiểm soát nhiễm khuẩn là những nhân tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp lên nhiễm khuẩn bệnh viện. Người bệnh có thể bị NKBV nếu cơ sở khám chữa bệnh không tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình thực hành vô khuẩn cơ bản trong chăm sóc, điều trị người bệnh. Đây là một vấn đề ngày càng được mọi hệ thống y tế trên thế giới cũng như ở Việt Nm quan tâm. Đáng lo ngại hơn, các cơ sở khám chữa bệnh lại thường xuyên phải đối phó với các bệnh có nguy cơ lây nhiễm cao do các tác nhân gây bệnh qua đường máu như HIV, Viêm gan B,C và nhiều tác nhân lây truyền qua đường hô hấp như cúm A (H5N1, H1N1, H7N9…), lao phổi và các vi khuẩn đa kháng kháng sinh. Tuy nhiên, kiểm soát nhiễm khuẩn bệnh viện hiện nay vẫn còn nhiều bất cập. Cục quản lý khám chữa bệnh phân tích, một số người đứng đầu cơ sở khám chữa bệnh chưa thật sự hiểu hết vai trò, tầm quan trọng của công tác kiểm soát nhiễm khuẩn. Do vậy, đầu tư cho hoạt động này cũng như chính sách ưu đãi, thu hút những người làm công tác kiểm soát nhiễm khuẩn chưa phù hợp để họ yên tâm công tác và cống hiến. Bộ đã đưa 5 giải pháp và bao gồm từng bước giải quyết về: cơ chế chính sách; tổ chức và nhân lực; đào tạo nghiên cứu khoa học và hợp tác quốc tế; truyền thông, cơ sở hạ tầng, trang thiết bị và kinh phí…Kế hoạch sẽ được phân trách nhiệm cho từng đơn vụ cùng chung tay thực hiện.  Một số yếu tố liên quan đến nhiễm khuẩn bệnh viện: Ngày nằm viện và tuổi của bệnh nhân: Kết quả nghiên cứu của chúng tôi cho thấy tỷ lệ NKBV xảy ra cao nhất ở nhóm tuổi lớn hơn 60 tuổi ( 5,4%), điều này phù hợp với nhiều tác giả vì bệnh nhân lớn tuổi thường có sức đề kháng kém cũng như có nhiều bệnh lý đi kèm như cao huyết áp, tiểu đường, bệnh lý đường hô hấp mãn tính. NKBV cũng xảy ra cao hơn ở nhóm nằm viện kéo dài trên 14 ngày (24,2%), trong đó bệnh nhân mắc nhiễm khuẩn bệnh viện thời gian nằm viện dài hơn bệnh nhân không mắc NKBV là 11 ngày. NKBV có liên quan đến đặt ống thông tiểu với p <0.05, đặt nội khí quản với p <0.05 , mở khí quản với p <0.05, thở máy với p <0.05, phẫu thuật với p < 0.05. Vì vậy, trong các khuyến cáo về phòng ngừa NKBV đều nhấn mạnh hạn chế tối đa thủ thuật xâm lấn, bảo đảm kỹ thuật và cách chăm sóc. 1.2.2. Nguyên nhân gây nhiễm khuẩn trong bệnh viện. Tình trạng nhiễm khuẩn bệnh viện do các tác nhân gây bệnh trong môi trường bệnh viên gây nên. Một trong những nguyên nhân gây ra tình trạng nhiễm khuẩn bệnh viện là từ đồ vải y tế như trang phục các nhân viên bệnh viện, bệnh nhân cũng như màn che, chăn, drap,.. Đồ vải được tái sử dụng trong các cơ sở y tế được xem là nguồn chứa và là nguồn lây nhiễm chéo của nhiều loại vi sinh vật khác nhau bao gồm vi khuẩn, siêu vi, và các loại ký sinh trùng. Một số nghiên cứu cho thấy đồ vải là nguồn lây của các vi khuẩn như tụ cần, Bacillus cereus, các nhiễm khuẩn đường tiết niệu ở những bệnh nhân đặt sonde tiểu, các nhiễm khuẩn ở trẻ sơ sinh. Đồng thời, những chiếu áo blouse và các vật dụng y khoa được mang trên người các nhân viên bệnh viện là nơi trú ngụ của các loại vi khuẩn lây bệnh nguy hiểm. Cũng trong một số nghiên cứu khác về tình trạng nhiễm khuẩn ở nhân viên y tế làm việc trong bộ phận xử lý đồ vải tại các bệnh viện đã báo cáo các trường hợp sốt (do nhiễm vi khuẩn Coxiella burnetti), nhiễm salmonella, nấm ghẻ, viêm gan A. Hiện nay ở Việt Nam một trong những biện pháp để phòng chống nhiễm khuẩn bệnh viện là giám sát chặt chẽ công tác xử lý đồ vải y tế trong bệnh viện, từ thu gom, phân loại, xử lý, lưu trữ và sử dụng. Tuy nhiên, khi xử lý đồ vải vẫn còn tồn tại một số loại vi khuẩn nguy hiểm với số lượng rất ít, khi đồ vải được sử dụng thì các vi khuẩn này sẽ phát triển và lây lan rất nhanh. Do đó, các bệnh viện cần sử dụng các loại vải kháng khuẩn cho các trang phục bệnh viện. Các trang phục sử dụng vải kháng khuẩn sẽ làm hạn chế đáng kể tình trạng nhiễm khuẩn tại các bệnh viện. 2. Khái quát về vi khuẩn và virut. 2.1 . Vi khuẩn. Vi khuẩn là những sinh vật đơn bào, có cấu trúc tế bào đơn giản không có nhân. Có kích thước trung bình bằng 1/1000mm, một số vi khuẩn có kích thước nhỏ hơn và không thể thấy chúng bằng kính hiển vi bình thường. Hình 2.1 Một loại vi khuẩn có lợi ăn chất xơ. Vi khuẩn hiện đang có ở khắp mọi nơi như trong nước, đất, không khí và trong các sinh vật khác, kể cả những nơi có điều kiện sống khắc nghiệt như trên miệng núi lửa hay trên băng tuyết… Chúng tái sinh thông qua quá trình phân đôi tế bào. Dưới điều kiện thích hợp trong vòng 20 phút có thể tăng số lượng lên đến 4 lần từ 1 con vi khuẩn. Tuy nhiên do thiếu thực phẩm và nước nên chỉ 1% vi khuẩn có thể sống sót được. Có rất nhiều loại vi khuẩn có sự khác nhau về đặc tính và hình thái, có thể được phân làm 4 loại: Khuẩn cầu(Coccus): Vi khuẩn có hình tròn. Hình2.2 Tụ cầu khuẩn. Khuẩn que(Bacillus): Vi khuẩn có hình que. Hình2.3 Khuẩn que. Khuẩn xoắn(Spirillum): Vi khuẩn có hình xoắn. Hình2.4 Khuẩn xoắn. Khuẩn phẩy (Vibrio): Vi khuẩn có hình dấu phẩy. Hình 2.5 Khuẩn phẩy. Theo cấu tạo tế bào vi khuẩn được phân làm hai nhóm: Gram dương và Gram âm, có mang bào tử hoặc không mang. Thành phần cấu tạo của thành tế bào rất phức tạp, cấu trúc thành tế bào của vi khuẩn gram âm và Gram dương rất khác nhau(bảng) Bảng 1 : Phân biệt vi khuẩn Gram âm và vi khuẩn Gram dương. Vi khuẩn có ích hoặc có hại cho môi trường, thực vật động vật và cả con người. Một số tác nhân gây bệnh uốn ván, sốt thương hàn, giang mai,tả, lao…  Một số loại vi khuẩn thƣờng phân lập đƣợc đồ vải y tế và đƣợc cô lập từ vải kháng khuẩn flutect.  Staphylococus aureus(S.aureus – Tụ cầu khuẩn: Staphylococus phân bố rộng rãi trong đất, nước, thực phẩm, da người, niêm mạc. Hình 2.6 Tụ cầu khuẩn Tụ cầu khuẩn được chia làm 2 nhóm lớn: Coagulase dương và Coagulase âm. Nhóm Coagulase âm trước nay vẫn là hoại sinh không gây bệnh, nhưng hiện nay vẫn có khả năng gây bệnh. Staphylococus aureus (Tụ cầu khuẩn vàng) hiện nay là một trong những tác nhân gây nhiễm khuẩn thông thường ở bệnh viện như mụn nhọt, viêm tai, viêm khớp, viêm phổi, xoang mũi, và một số nhiễm khuẩn ở mức nghiêm trọng như: sung phổi, nhiễm trùng huyết, viêm màng não, viêm màng trong tim và nhiễm khuẩn đường tiểu có thể gây tử vong. Staphylococus aureus gây ngộ độc thực phẩm khi nhiễm vào thức ăn, tiết ra độc tố đường ruột làm người ăn bị nôn mửa, tiêu chảy dữ dội, nhưng không sốt không cần điều trị bằng kháng sinh.  Escherichia coli. E. coli là vi khuẩn chính gây nhiễm khuẩn đường ruột và đường tiểu. Chúng có nhiều trong đường ruột của người và gia súc. Hình2.7 Vi khuẩn E. coli Có nhiều loại E. coli nhiễm khuẩn theo cơ chế khác nhau: Nhiễm khuẩn đường tiểu: 90% các trường hợp nhiễm khuẩn đường tiểu ở phụ nữ là do E. coli với các triệu chứng như: tiểu gắt, buốt, tiểu ra máu, tiểu có mủ. Nhiễm khuẩn máu: Khi sức đề kháng của cơ thể giảm, vi khuẩn sẽ vào mau gây nhiễm khuẩn huyết ở trẻ sơ sinh. Viêm màng não: E.coli chiếm khoảng 40% trường hợp viêm màng não ở trẻ sơ sinh. Tiêu chảy: Chủng E. coli liên quan đến tiêu chảy, đặc biệt là ở trẻ em.  Klebshiela. Klebshiela pneumoniae gây bệnh viêm thùy phổi nặng và các bệnh nhiễm khuẩn đường hô hấp… Klebshiela ozaenae gây viêm mũi, nhiễm khuẩn đường hô hấp và nhiễm khuẩn huyết. Hình2.8 Vi khuẩn Klebshiela Klebshiela thường hoại sinh trong các nguồn nước, một vài gốc cộng sinh ở đường ruột của người.  Pseudomonas aeruginosa (Trực khuẩn mũ xanh): Thường sống ở trong đất, nước, trên da, niêm mạc người và động vật ngoài ra ở một số dụng cụ, máy móc trong bệnh viện thường có sự xuất hiện của loài này như: ống thông, máy hô hấp nhân tạo,…Chúng thường xâm nhập qua da, hoặc vết thương do phẫu thuật,…gây viêm có mủ màu xanh. Hình 2.9 Trực khuẩn mủ xanh Trực khuẩn mủ xanh hiện được coi là tác nhân gây nhiễm khuẩn ở những bệnh nhân nằm lâu ngày. Nguồn lây nhiễm là do môi trường ẩm thấp của bệnh viện, người mang mầm bệnh tiềm ẩn là nguồn lây quan trọng từ người này sang người khác. 2.2. Virut Virut là loại vi sinh vật có kích thước nhỏ hơn rất nhiều so với vi khuẩn. Virut phải sống ký sinh bên trong tế bào ký chủ mà nó xâm nhiễm. Hình 2.10 Virut Cấu trúc của virut chỉ gồm 2 phần: Lớp vỏ bên ngoài gồm các glycoprotein đƣợc gọi là các kháng nguyên. Phần nhân bên trong chỉ chứa protein và bộ gen là DNA hoặc RNA. Hình 2.11 Cấu tạo của virut.  Đặc điểm chính của virut: Không có cấu tạo tế bào, chỉ mang các acid nucleic, không có khả năng trao đổi chất. Không chịu tác động bởi các thuốc kháng sinh ở mức độ tế bào. Phương thức vận chuyển duy nhất là khuếch tán, không tăng trưởng về khối lượng và kích thước. 2.3 Tổng quan về vật liệu kháng khuẩn trong y tế. 2.3.1 Khái niệm về vải kháng khuẩn: Các loại vải kháng khuẩn (Sợi kháng khuẩn) là vải dựa trên các tác nhân chống khuẩn đã được áp dụng ở bề mặt, hoặc kết hợp vào các sợi làm cho vải (sợi) có thể tiêu diệt hoặc ức chế sự tăng trưởng của vi khuẩn. 2.3.2 Khái quát về tác nhân lây nhiễm vi sinh vật trong ngành y: Hiện nay, phơi nhiễm và sự di chuyển của các vi sinh vật thông qua các chất dịch của cơ thể ngày càng được quan tâm, ở các bệnh viên đã được áp dụng các nguyên tắc và phương pháp nhằm tạo ra rào chắn loại bỏ hoặc giảm giảm thiểu các nguy cơ lây nhiễm. Áo choàng và drap phủ được sử dụng tại các ca phẩu thuật. Hiện nay, ngoài việc bảo vệ sức khỏe người lao động về các bệnh do vi sinh vât, virut, áo choàng và drap phủ được sử dụng để bảo vệ bệnh nhân nhiễm vi sinh vật từ các nhân viên chăm sóc sức khỏe và từ người bệnh sang người bệnh. Hình 2.12 Áo choàng phẫu thuật Vấn đề này dẫn tới việc cần sản xuất, sáng tạo và phát triển các sản phẩm mới trong ngành công nghiệp dệt. Theo báo cáo của Beck và Collette (1952) cho rằng: áo choàng phẩu thuật và drap phủ làm từ bông có đặc tính kháng khuẩn nhưng sẽ mất hiệu lực kháng khuẩn khi bị ướt. Quần áo có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu bệnh lây truyền qua đường không khí và đường máu bằng cách tạo ra một rào cản vật lý giữa nguồn nhiễm với cá nhân lành mạnh. Trung tâm kiểm soát dịch bệnh Hoa Kỳ(CDC) xác định có 3 con đường có thể gây lây nhiễm giữa nhân viên chăm sóc sức khỏe và vi sinh vật: tiếp xúc( trực tiếp hoặc gián tiếp), hô hấp và nước bọt, các hạt nhỏ qua đường không khí. Vì vậy, việc sử dụng trang phục bảo vệ thích hợp có thể tạo ra rào cản để loại bỏ hoặc giảm cơ chế truyền này. 2.3.3 Sự truyền vi khuẩn và chất lỏng qua vải. Tính chất vật lý và hóa học qua vải, hình dạng và đặc tính bề mặt của các vi khuẩn, các tính chất của phần tử vận chuyển góp phần kiểm soát sự chuyển động của vi sinh vật thông qua cấu trúc vải. Vi khuẩn không thể tự di chuyển từ nơi này sang nơi khác, mà nhờ sự hỗ trợ của bụi, xơ bông, tế bào da. Trong các quy trình của ngành y tế, các chất lỏng như máu, mồ hôi, cồn thường hiện diện trong môi trường và chúng chính là nhân tố vận chuyển các vi khuẩn qua vải. Các vật thể như tế bào da, bông xơ và bụi cũng như các giọt nước phát tán ra ngoài cơ thể do ho, hắt hơi hoặc kho nói chuyện đều là vật thể đi vào trong vải. Tại bệnh viện, Khoa ngoại phẫu thuật là nguồn lây nhiễm nhiều nhất. Hầu hết sự nhiễm trùng các vệt thương chính là sự lây lan nhiễm khuẩn giữa nhân viên và bệnh nhân. Để kiểm tra cơ chế truyền của vi khuẩn cần tìm hiểu sự dịch chuyển của chất lỏng vào vải, chất lỏng và vi khuẩn có thể thấm vào vải dựa vào độ mao dẫn của vải. Theo giáo sư Gupta, có các hệ số liên quan đến quá trình mao dẫn như: Đặc trưng của chất lỏng ( sức căng bề mặt, độ nhớt và mật độ).Bản chất của bề mặt ( năng lượng bề mặt và hình thái bề mặt).Tương tác của các chất lỏng với bề mặt ( sức căng bề mặt và góc tiếp xúc).Đặc điểm khe ( lỗ trống, kích cỡ, thể tích, hình học và hướng). Kiểm tra khả năng thấm hút thống qua mối quan hệ giữa sức căng bề mặt của chất lỏng và năng lượng bề mặt của vật liệu là bước đầu tiên trong quá trình truyền tải. Thông thường, nếu góc tiếp xúc bề mặt vải lớn hơn 90 độ chất lỏng sẽ ở dạng giọt nước và bị đẩy trên bề mặt vải, nói cách khác vải có tính kị nước cao. Tuy nhiên, nếu góc tiếp xúc nhỏ hơn 90 độ, chất lỏng có khả năng chảy tràn, tăng khả năng hấp thụ của chất lỏng vào vải và xơ. Việc đo lường góc tiếp xúc giữa vải và chất lỏng là rất khó khăn phụ thuộc vào bề mặt không đồng nhất của vải. Các chất lỏng dùng trong phòng phẩu thuật có sức căng bề mặt từ thấp đến cao: dung dịch nước và muối có sức căng tương đối cao ( khoảng 70 đến 72 dyen/cm), máu thì trung bình ( khoảng 42 dyen/cm),… Hình dạng của vi sinh vật khác nhau và điều này cũng ảnh hưởng đến khả năng di chuyển qua cấu trúc vải. Các nghiên cưu trong lĩnh vực lọc đã chỉ ra rằng vi khuẩn hình que ( như E.coli) có nhiều khả năng bị mắc kẹt hơn vi khuẩn dạng hình cầu. Vi sinh vật có thể được truyền qua rào cản vải bằng cách thẩm thấu của chất lỏng dựa vào áp suất hoặc việc nghiêng mặt tiếp xúc. Các hoạt động của cơ thể như tạo áp lực có thể dẫn đến việc xâm nhập của vi khuẩn dạng khô và lỏng nếu áp lực vượt quá mức kháng tối đa của vật liệu. 2.3.4 Vải sợi dùng trong áo choàng y tế. Áo choàng và drap phủ sử dụng trong phòng phẩu thuật trên thị trường hiện nay được sản xuất từ nhiều loại vật liệu khác nhau. Chúng được phân thành 2 nhóm sản phẩm “ dùng một lần” và “ tái sử dụng”. Loại dùng một lần chiếm thị phần lớn trên thị trường, những sản phẩm này thường được sản xuất từ vải không dệt gồm màng xơ ghép với vải dệt thoi hoặc dệt kim, có thiết kế đơn giản, loại bỏ sau một lần sử dụng. Loại tái sử dụng được xử lý lại ( giặt và tuyệt trùng) sau mỗi lần sử dụng. Phần lớn áo phẩu thuật “ tái sử dụng” được sản xuất từ vải dệt thoi, có kiểu dệt vân điểm, nguyên liệu từ bông pha polyester hoặc 100% polyester. Sản phẩm vải phải có khả năng ngăn ngừa bao gồm khả năng chống nước, kích thước lỗ trống, mật độ sợi và độ dày. Bên cạnh đó, khả năng kháng tĩnh điện thường được đo và được sử dụng như một chỉ số cho khả năng ngăn ngừa. Cần phải tìm hiểu về đặc tính xơ, sợi đặc biệt là cấu trúc của vải, quá trình xử lý hoàn tất vải và các tương tác giữa chúng. Yêu cầu đặt ra cho loại vật liệu làm trang phục này phải đảm bảo tính vệ sinh để đảm bảo nguy cơ phát triển vi khuẩn hoặc nhiễm khuẩn, đồng thời phải có độ bền nhất định, có tính thoáng khí, có tính truyền nhiệt, khả năng thẩm thấu mồ hôi, tính thấm nước tốt... Loại vải đa chức năng này đã được sử dụng để thiết kế trang phục bảo vệ cho bác sĩ phẫu thuật, gồm 2 lớp (lớp mặc trong không xử lý) lớp mặc ngoài (vải đa chức năng kháng khuẩn chống thấm). 2.3.5 Tổng quan về các thành phần cơ bản của vải và quá trình xử lý hoàn tất vải kháng khuẩn. 2.3.5.1 Xơ. Xơ là đơn vị nhỏ nhất của vải và tính chất của chúng phụ thuộc vào các tính chất hóa học và vật lý. Xơ thấm nước càng cao càng đẩy các chất lỏng mang các vi khuẩn đi sâu vào trong cấu trúc xơ. Xơ có độ thấm nước thấp, chất lỏng mang các vi khuẩn sẽ thấm dọc theo bề mặt xơ. Xơ có nguồn gốc thiên nhiên sẽ có độ thấm hút cao hơn xơ tổng hợp. Xơ tái sinh Rayon có khả năng thấm hút cao hơn xơ tổng hợp. Xơ có khả năng hút nước thấp thì bề mặt xơ phù hợp cho xử lý kháng nước. Các tính chất vật lý hay hình dạng mặt cắt ngang của xơ cũng ảnh hưởng đến hiệu quả rào cản. Mặt cắt ngang không đồng nhất hạn chế khả năng di chuyển của các hạt. Ví dụ: xơ bông có cấu trúc xoắn tự nhiên nên dê dàng giữ lại các hạt chất lỏng. Bề mặt xơ Rayon không đồng nhất và có sọc nhăn không có tác dụng giữ lại các hạt khi chúng di chuyển vào trong vải. Chiều dài của xơ cũng ảnh hưởng đến khả năng bảo vệ của vải, xơ ngắn khả năng bảo vệ hiệu quả hơn xơ dài. Vải làm từ xơ siêu mảnh(microfiber) có thể đáp ứng yêu cầu của vải có khả năng bảo vệ. 2.3.5.2 Sợi. Sợi là thành phần cơ bản thứ hai của vải. Độ xoắn ảnh hưởng đến tính chất của sợi, sợi làm từ filament có số vòng xoắn ít hơn sợi làm từ xơ cắt ngắn. Sợi có độ xoắn thấp, đường kính xơ tăng lên và gia tăng các khe hở này. Sợi từ xơ cắt ngắn sẽ có các đầu xơ nhô ra dọc thân sợi, đây chính là nơi lý tưởng để hạt mang vi khuẩn đi vào vải. Đồng thời, chúng còn tạo ra bề mặt sợi không đồng đều làm phá vỡ lực mao đẫn, giảm sự truyền động của chất lỏng. 2.3.5.3 Cấu trúc vải. Kích thước lỗ trống và đặc tính bề mặt là những tính chất quan trọng của vải. Vải dệt thoi dệt kiểu vân điểm và vải không dệt được sử dụng nhiều trong áo choàng y tế và drap phủ. Mật độ dệt thể hiện sự bố trí sợi nhiều hay ít trên một đơn vị dài của vải( số sợi/inch). Mật độ dệt tăng, khoảng cách giữa các sợi gần nhau hơn, khe hở nhỏ tạo ra lỗ có kích thước nhỏ do đó mao dẫn tốt hơn. Nếu vải có kiểu dệt vân chéo sợi có khuynh hướng gián đoạn, mao dẫn ngắn hơn và khả năng di chuyển các chất lỏng trong vải sẽ bị giảm. Vải không dệt được sản xuất trực tiếp từ màng xơ, các xơ được sắp xếp một cách ngẫu nhiên làm giảm sự mao dẫn do đó làm giảm khả năng truyền chất lỏng, đồng thời tạo bọ lọc hiệu quả hơn trong việc giữ lại vi khuẩn và các hạt mang vi khuẩn. 2.3.5.4 Xử lý. Xử lý chống thấm cho vải được sử dụng rộng rãi trong trang phục bảo hộ người lao động làm việc trong ngành y tế. Công nghệ hoàn tất chống thấm và kháng khuẩn ảnh hưởng đến bề mặt vải bởi tính chất vật lý, hóa học các thành phần của vải. Các tính chất vật lý bao gồm: kết cấu của vải bị ảnh hưởng bởi bề mặt xơ, bề mặt sợi và cấu trúc của vải. Bề mặt vải trơn nhẵn có tính kháng nước hơn so với bề mặt thô. Các tính chất hóa học liên quan trực tiếp đến đặc tính hóa học của sợi. Để tăng cường khả năng chống thấm nước của bề mặt vải, sức căng bề mặt sẽ giảm bằng cách xử lý hoàn tất vải với hóa chất làm thay đổi sức căng bề mặt- Fluorocarbon được sử dụng phổ biến. Chúng tạo cho vải khả năng chịu nước ( làm tuột ra một lượng nhỏ nước) nhưng bị thấm nước. Khi số lượng Fluor tăng lên sức căng bề mặt sẽ giảm. Để có hiệu quả ức chế sự tăng trưởng của vi sinh vật, các nhân tố kháng khuẩn phải làm gián đoạn chu kỳ tăng trưởng bao gồm thành tế bào, màng tế bào chất, quá trình tổng hợp protein và tổng hợp acid nucleic. Tùy thuộc vào loại vi sinh vật, tác nhân hóa học được thiết kế để tấn công phù hợp, các yếu tố kháng khuẩn được phân loại thành kháng sinh diệt khuẩn, thuốc diệt nấm, thuốc tẩy uế, chất khử trùng, các nhân tố hóa học trị liệu và chất kháng sinh. Vi khuẩn gam dương thường nhạy cảm với thuốc kháng sinh hơn vi khuẩn gam âm. Các hợp chất kháng sinh thường được sử dụng để xử lý vải sợi bao gồm rượu, tác nhân oxi hóa, kim loại nặng, axit, andehide, chất hoạt động bề mặt và thuốc kháng sinh. Có nhiều cách để xử lý hoàn tất kháng khuẩn cho vật liệu dệt, phụ thuộc vào đặc tính của chất kháng khuẩn và loại sợi sử dụng. thường có 3 dạng chính: Tác nhân kháng khuẩn được trộn lẫn vào trong xơ(a). Tác nhân kháng khuẩn được tẩm lên bề mặt xơ(b). Đưa các liên kết hóa học có tác nhân kháng khuẩn gắn vào xơ(c). Hình Phương pháp xử lý hoàn tất kháng khuẩn Phương pháp (a) và (c) thường chỉ sử dụng trên các loại vải sợi tổng hợp, Phương pháp (b) có thể ứng dụng trên tất cả các loại vải.  Các chất kháng khuẩn sử dụng trong ngành dệt may. Các chất kháng khuẩn sử dụng trong ngành dệt may rất đa dạng, phụ thuộc vào bản chất hóa học, cách thức hoạt động của hóa chất và tác dụng phụ của nó với môi trường và con người. Ngoài ra còn phụ thuộc vào phương pháp đưa hóa chất vào vải, độ bền, giá thành, việc tuân thủ các quy định an toàn và cách chúng tương tác với vi khuẩn. Các chất kháng khuẩn tổng hợp: triclosan, kim loại, muối kim loại, ion kim loại, oxit kim loại(TiO2, ZnO, MgO và CaO…), phenol, hợp chất amoni bậc bốn… rất hiệu quả trong việc chống lại nhiều loại khuẩn và bền với hàng dệt may với các điều kiện khác nhau. Các chất kháng khuẩn tự nhiên: chitosan, sericin, chiết xuất men, thuốc nhuộm tự nhiên( acridines, aminoacridines, quinon),… trong xử lý hoàn tất kháng khuẩn cũng đã được nghiên cứu. Các chất kháng khuẩn này có nguồn gốc tự nhiên, thân thiện với môi trường và không độc hại. Việc xử lý kháng khuẩn phải đạt các yêu cầu sau: Hiệu quả trong việc ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn và các loại nấm móc, không độc hại với con người và môi trường, có độ bền cao, tương thích với vi sinh vật sống trên da và các quá trình xử lý hoàn tất khác, không gây kích thích và dị ứng da, khi sử dụng không làm thay đổi chất lượng và màu sắc của vải.  Nguyên lý hoạt động của chất kháng khuẩn. Thông thường, tác nhân kháng khuẩn ngăn chặn quá trình sao chép của tế bào, phá hủy thành tế bào hoặc thẩm thấu vào làm thay đổi tính chất của các protein, ngăn chặn hoạt động của các enzym và làm cho tế bào vi khuẩn không thể tồn tại được. Các hợp chất kháng khuẩn tấn công vào màng tế bào chất của vi khuẩn thường diễn ra theo 6 bước sau: Chất kháng khuẩn bám dính vào bề mặt tế bào vi khuẩn(a). Khuếch tán qua thành tế bào vi khuẩn(b). Tạo màng bao quanh tế bào vi khuẩn(c). Phá vỡ màng tế bào của vi khuẩn (d). Giải phóng các thành phần cấu tạo tế bào chất của vi khuẩn như ion K+, DNA, RNA(e). Giết chết vi khuẩn(f). Chất kháng khuẩn có thể hoạt động theo 2 cách riêng biệt: Tiếp xúc, chất kháng khuẩn ức chế vi khuẩn chỉ trên bề mặt sợi vải ( hóa chất bám dính vào bề mặt sợi vải). Khuếch tán, chất kháng khuẩn từ từ giải phóng vào bề mặt vải sợi.  Các loại hoàn tất kháng khuẩn. Hoàn tất kháng khuẩn có thể được chia thành các loại sau đây: Hoàn tất sát trùng: tiểu diệt mầm bệnh, định nghĩa này được dịch gần với hoàn tất chống thồi.Hoàn tất môi sinh (khoa học về sự duy trì sức khỏe): hoàn tất khử trùng. Xóa bỏ các vi sinh vật gây bệnh bằng cách áp dụng hoàn tất thích hợp. Hoàn tất kháng khuẩn: bao gồm cả hoàn tất diệt khuẩn và kìm khuẩn. Hoàn tất diệt khuẩn: có tác dụng ức chế tăng trưởng của vi khuẩn có mặt mà không hủy diệt. Hoàn tất chống nấm: nhằm tiêu diệt nấm mốc hoặc ngăn chặn sự tăng trưởng của chúng. Hoàn tất diệt mốc: sử dụng các hoạt chất có khả năng giết chết mốc đã có. Hoàn tất kìm hãm mốc: sử dụng hợp chất chỉ có tác dụng ức chế sự phát triển mốc, tức là mốc và bào tử không bị giết. Hoàn tất diệt tảo: ngăn ngừa sự tăng trưởng của tảo trên vải bằng cách áp dụng thích hợp các chất hoạt động. Hoàn tất khử mùi: nhằm ngăn chặn sự phát triển mùi khó chịu. Hoàn tất chống thối rữa: nhằm bảo vệ hàng dệt chống lại tác động của vi khuẩn và nấm mốc trong điều kiện bảo quản không thuận lợi, tức là ở nhiệt độ và độ ẩm cao. 3. Công nghệ hoàn tất kháng khuẩn. Các sáng chế hiện nay tạo ra vải cấu trúc ba lớp: nền xơ, lớp lót và lớp kháng khuẩn. Chất nền là phần xơ của vải. Lớp lót cung cấp hiệu ứng bảo vệ chống hút nước, chống bắt bụi và ngăn ngừa xơ bị phá hủy bởi ánh sáng. Lớp kháng khuẩn, bao gồm hạt nano cản quang và hạt nano bạc, để diệt khuẩn. Quy trình công nghệ: (1)Tạo lớp lót bằng cách ngưng tụ hơi hóa chất, lớp lót trên bề mặt vải có độ dày từ 1-20 micromet (μm).(2) Chuẩn bị hệ huyền phù hạt kháng khuẩn: thêm hạt bạc vào bột titan dioxide rồi hòa trong dung môi tạo thành hỗn hợp 25% trọng lượng rắn. Hạt bạc có đường kính 60-80 nm, nồng độ 2-5% trọng lượng. Hạt titanium dioxide có đường kính 15-25 nm và nồng độ 95-98% trọng lượng. Dung môi có thể là rượu, aceton, xylen hoặc toluene. (3)Huyền phù được cấp lên lớp lót bằng cách phun, ngâm hoặc trải để hình thành lớp kháng khuẩn dày 0,01-5 μm. Chất có hành động kháng khuẩn lâu đời nhất được biết là các muối thủy ngân, clorua thủy ngân và bạc (bạc nitrat). Việc khử trùng vết thương, sát trùng băng gạt bằng phenol có thể được coi là nỗ lực đầu tiên trong loại trừ mầm bệnh trên hàng dệt cellulose bằng hóa chất. Các muối amon bậc bốn, các chế phẩm từ acetate phenylmercuric, hexacholorophene và salicylanilid là những chất quan trọng nhất được ứng dụng rộng rãi trong hoàn tất. Xử lý hoàn tất với các chế phẩm này ít hiệu quả bảo vệ vật liệu dệt trước sự phân hủy bởi nhiệt độ và độ ẩm cao. Chúng có tác dụng lớn hơn nhiều trong việc ngăn chặn lan truyền vi trùng gây bệnh. Chúng còn thông qua sự ức chế tăng trưởng vi sinh vật, chống lại sự phân hủy chất béo da và mồ hôi mà không can thiệp vào bản chất của chúng, qua đó kiểm soát được sự phát triển của mùi hôi không mong muốn. 3.1. Kháng khuẩn bằng dung dịch keo nano bạc Ngày nay, công nghệ nano đã và đang cuốn hút không chỉ các nhà nghiên cứu khoa học mà còn kể các ngành công nghiệp vì tính ứng dụng cao của nó đối với cuộc sống của con người. Đặc biệt các hạt keo nano kim loại có tính ứng dụng cao trong các ngành kỹ thuật dân dụng như trong sản xuất kính xe, gốm sứ, mỹ phẩm, y tế. Trong số các hạt keo nano kim loại, hạt keo nano Ag đang và được sử dụng rộng rãi trong những ứng dụng trong lĩnh vực y tế như được dùng trong gel rửa tay kháng khuẩn, làm khẩu trang y tế, vải kháng khuẩn vì hạt nano kim loại này có tính kháng khuẩn rất cao, không độc và không gây ra dị ứng da đối với cơ thể con người. Dung dịch keo nano Ag được đưa lên nền vải nonwoven nhằm tạo ra các miếng lót diệt khuẩn cho mũ bảo hiểm. Keo nano bạc được tổng hợp bằng phương pháp polyol với sự hỗ trợ nhiệt vi sóng. Sau đó, sử dụng các phương pháp phân tích hoá lý như: UV - Vis, TEM vv để đánh giá kích thước hạt nano Ag, cũng như xác định độ ổn định của hạt nano Ag theo thời gian. Từ đó, chọn ra dung dịch nano Ag ổn định nhất để cho thực hiện việc ngâm tẩm vải nonwoven. Tấm vải nonwoven sau khi được ngâm tẩm sẽ được kiểm tra độ bám dính nano Ag trên nền vải bằng kính hiển vi FE - SEM, ICP - AAS đồng thời kiểm tra khả năng diệt khuẩn (E.Coli, S.Aureus). Phương pháp chung cho việc chế tạo vải kháng khuẩn là hút bám hay ghép. Hình 1 trình bày sơ đồ bám dính nano Ag trên nền vải cotton. Hình 3.1 Các hạt nano bạc bám dính trên nền vải