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B) TÊXTEIS COM PROTECÇÃO MICROBIANA

OS MICROORGANISMOS

O homem encontra no meio ambiente do seu quotidiano um número diversificado de microorganismos: vírus, fungos, esporos e bactérias, que se depositam sobre o seu corpo e sobre as roupas em contacto com a pele. Esses microorganismos multiplicam-se muito rapidamente no substrato têxtil, desde que encontrem calor, humidade e nutrientes (por exemplo fibras naturais, encolantes e outros aditivos). A sua multiplicação segue uma progressão geométrica do tipo 1, 2, 4, 8, 16,... e em condições ideais pode ocorrer a cada vinte minutos, o que significa que num período de 8 horas, uma simples bactéria pode gerar 1,6 milhões descendentes. A maior parte não são patogénicos mas alguns podem apresentar um alto nível de risco para a saúde. Além dos efeitos patogénicos resultantes da proliferação, a decomposição dos elementos nutrientes pelos microorganismos gera a formação de ácidos voláteis responsáveis pelos efeitos nocivos já descritos. Não existindo ainda uma catalogação 100% eficiente de todos os microorganismos envolvidos nestes processos, é vulgar dizer-se que os mais importantes são: Staphilococcus aureus (frequentemente detectado em roupa interior), Bacilus subtilis (em calças, casacos e roupa interior), Escherichia coli (em calças e roupa interior), Sthapylococcus epidermis (em calças, casacos e roupa interior) e Candida albicans (em roupa interior). O ataque é favorecido por condições muito húmidas e por uma atmosfera amena, e dificultado pela luz solar. Estas condições ocorrem normalmente no local de armazenamento dos artigos têxteis. O ataque por microorganismos é denunciado por um cheiro desagradável, pela formação de manchas coloridas e por uma perda de resistência mecânica dos artigos.

TERMOS MICROBIOLOGIA

A microbiologia é uma ciência que entre outras áreas de actuação, estuda a vida e a actuação dos microorganismos. Os microorganismos que são analisados neste contexto, podem ser classificados em: Bactéria – São organismos unicelulares capazes de se desenvolver rapidamente em ambientes húmidos e quentes. Este grupo de microrganismos pode dividir-se em Gram-positivas (Staphylococcus aureus, por exemplo) e Gram-negativas (Escherichia coli, por exemplo). Há muito tempo que é reconhecido que os microorganismos, particularmente as bactérias, podem desenvolver-se facilmente nos têxteis.

Figura - Fotografia ampliada de uma bactéria

Fungos (leveduras e mofos) – organismos com um núcleo organizado e paredes celulares rígidas, carecem de clorofila. Diferem das bactérias pelo facto de serem constituídos por múltiplas células. São organismos complexos com uma taxa de crescimento baixa.

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Figura - Fotografia ampliada de um fungo

Existem outros microorganismos que podem estar presentes num artigo têxtil: vírus, esporos, algas Termos relacionados Antimicrobiano - denominação global utilizada para todos os produtos utilizados para prevenir, destruir ou inibir a multiplicação ou actividade de qualquer bactéria, fungo ou vírus. São substâncias naturais ou sintéticas. “cida” – sufixo que indica substâncias letais para os organismos do tipo indicado no prefixo. “stático” - sufixo que indica substâncias que impedem/inibem a formação dos organismos do tipo indicado no prefixo. Fungicida – agente que elimina os fungos. Bactericida – agente que elimina as bactérias Microbicida – agente com função fungicida e bactericida Germicida - agente que elimina um amplo espectro de microorganismos. Fungistático – agente que previne o crescimento dos fungos, mas que não necessariamente os mata. Bacteristático – agente que inibe o crescimento das bactérias, mas que não necessariamente as mata. Biocida – eliminação de organismos vivos (traças, mosquitos, ácaros, etc.) O diagrama da figura seguinte é usualmente utilizado com o objectivo de clarificar e diferenciar esta terminologia.

Figura - Diagrama de diferenciação da actividade antimicrobiana

Anti-bacteriano Bacterostático Bactericida

Anti-micotico Fungistático Fungicida

Acabamento Antimicrobiano

Desodorizante

Germicida

Acabamento Antimicrobiano em Têxteis Técnicos

Acabamento Higiénico em vestuário e têxteis lar

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ENQUADRAMENTO HISTÓRICO

As propriedades inerentes às fibras têxteis proporcionam o crescimento de microorganismos. Além disso, a estrutura/composição do substrato têxtil, assim como os processos químicos a que estão sujeitos podem promover o crescimento de micróbios. A humidade e o calor ambiental agravam o problema. A infestação por microorganismos pode causar infecções através de micróbios patogénicos e o desenvolvimento de odores desagradáveis nos locais onde o tecido é usado junto à pele. Adicionalmente pode ainda resultar descoloração e perda de propriedades de performance de substratos têxteis. A protecção antimicrobiana é desde há muito tempo uma propriedade estudada, sendo vários os relatos de tentativas da sua implementação. Provavelmente a referência mais antiga sobre este assunto surge como ritual bíblico utilizado nos primórdios da civilização em que se empregava a gordura quente fundida resultante da queima de animais. Ao escorrer e entrar em contacto com as cinzas, esta gordura formava, por saponificação, uma mistura alcalina de sabão em pó. Essas cinzas saponificadas eram diluídas em recipientes, formando assim uma lixívia que era utilizada para borrifar tudo o que estivesse em contacto com cadáveres. A aplicação dos agentes tensioactivos descobertos no século XX, no processamento têxtil em húmido (fibras, tecidos, peças confeccionadas), constitui um grande passo na medida em que ao eliminar a sujidade e em especial os contaminantes orgânicos, principalmente óleos e gorduras, contribuem para diminuir a possibilidade de formação microbiana. A descoberta do poder biocida dos tensioactivos quaternários de amónio, que data de 1935, conduziu a sua posterior aplicação no campo têxtil. Podemos citar o fenol, halogéneos (cloro, bromo, iodo) e sais metálicos, como os primeiros biocidas industriais utilizados no início do século XX. Durante a 2ª Guerra Mundial, quando os tecidos de algodão eram muito utilizados em tendas e coberturas de camiões, havia a necessidade de evitar que esses tecidos se degradassem por ataques microbianos. No início de 1940 o exército Americano recolheu e compilou dados acerca de fungos, leveduras e algas isolados a partir de têxteis em zonas tropicais em várias zonas de globo terrestre. Este estudo, permitiu que substratos de algodão e suas misturas fossem tratados com misturas de ceras clorinadas, cobre e sais de antimónio. Evidentemente, os potenciais efeitos de poluição e de toxicidade provocados por estes produtos não eram levados em consideração. Após a 2ª Guerra Mundial, no final do ano de 1950, eram utilizados em tecidos de algodão, fungicidas tais como sais de 8-hidroxigiunolina, naftaleno de cobre, fluorito de amónia e cobre, etc. A consciencialização ambiental, quer do governo quer das empresas produtoras, provocou um incremento da procura de produtos alternativos. Neste âmbito, é de destacar o trabalho notável de parceria entre o Southern Regional Research Laboratory do Departamento Norte Americano de Agricultura e o Instituto de Tecnologia Têxtil (ITT) e alguns dos seus membros, que permitiu a modificação química do algodão (através da acetilação e da cianoetilação), de forma a melhorar a sua resistência aos microorganismos. Estes tratamentos tiveram uma aceitação limitada pela indústria devido ao seu custo relativamente elevado e à perda da resistência do tecido registada durante o processamento. Outro facto que deve ser tido em consideração, é o uso crescente de fibras sintéticas como a poliamida, a acrílica e o poliéster, que cumulativamente às vantagens e desvantagens que têm relativamente às fibras naturais, apresentam uma resistência intrínseca à decomposição microbiana.

ATAQUE A FIBRAS NATURAIS

As fibras naturais são mais propensas ao ataque microbiano, uma vez que são facilmente digeridas por bactérias e fungos.

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A traça é um tipo de insecto que ataca frequentemente as fibras proteicas (como lã e suas misturas) e, para evitar este ataque, existem diversos produtos orgânicos que podem ser aplicados aos artigos têxteis, sendo fundamental que não sejam tóxicos para o Homem. Para uma protecção permanente, podem aplicar-se simultaneamente com o tingimento produtos que impedem que as fibras sejam digeridas pelas larvas das traças, como é o caso das marcas comerciais Mitin e Eulan, que apresentam razoável solidez à lavagem. Dos acabamento permanentes, fazem parte os acabamentos anti-ácaros e anti-traça.

ATAQUE A FIBRAS SINTÉTICAS

As fibras sintéticas também podem ser atacadas por microorganismos, não a fibra propriamente dita mas sim os encolantes e produtos de acabamento.

PORQUÊ UTILIZAR PRODUTOS ANTIMICROBIANOS

Apesar dos microorganismos serem úteis em muitos processos, por exemplo na fermentação e biotecnologia, eles podem também ser nocivos tanto aos têxteis como aos humanos. A utilização quotidiana dos têxteis facilita o contacto com diferentes substâncias, como o suor, a pele morta e sujidades diversas, que originam uma óptima fonte de nutrientes para o desenvolvimento microbiano. Este desenvolvimento pode originar, entre outros:

• maus odores; • descoloração, deformação e tingimento do tecido; • perda de propriedades, tais como a viscosidade e resistência à tracção; • redução do tempo de vida do têxtil, principalmente algodão e lã.

A lavagem doméstica dos têxteis não é, em geral, suficiente para eliminar os microorganismos. A lavagem convencional reduz apenas alguns; os sobreviventes rapidamente se multiplicam a cada nova utilização.

A selecção de um produto antimicrobianos deve ter em consideração os seguintes factores:

• controle efectivo do crescimento de bactérias e fungos; • actividade selectiva direccionada a microorganismos indesejáveis; • ausência de efeitos tóxicos, tanto para o fabricante como para o consumidor

(certificação Öko-tex); • ser inodoro e incolor; • resistência da actividade à lavagem, lavagem a seco e lixiviação; • compatibilidade com outros acabamentos têxteis; • de fácil aplicação e compatibilidade com os processos têxteis mais comuns; • não evaporar ao secar e suportar tratamento térmico; • - ter longa duração e solidez à lavagem.

Para além de todas as vantagens óbvias de saúde e higiene, refiram-se agora outras vantagens da utilização de produtos antimicrobianos:

• protecção do próprio tecido contra a degradação; • controle de manchas originárias do crescimento microbiano; • sensação de frescura sempre presente no têxtil; • eliminação dos cheiros provocados pelos microorganismos; • aumento do tempo de vida o produto devido ao controle do crescimento microbiano;

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PRODUTOS BIOCIDAS

As infecções por fungos são muito menos frequentes do que as que são causadas por bactérias, mas a sua gravidade é maior. Nos casos mais graves podem chegar a causar o denominado “pé de atleta”. Os fungos podem afectar os cabelos, pele e unhas e a correspondente protecção baseia-se em aplicar uma maior proporção de agente antibacteriano ou na incorporação de certa dose de fungicidas específicos. A protecção anti-ácaros é oferecida por aditivos que actuam directa ou indirectamente sobre os ácaros. Estudos epidemiológicos recentes demonstram que nos últimos anos têm aumentado continuamente os casos de asma na União Europeia e nos Estados Unidos. A protecção indirecta baseia-se na utilização de um agente antimicrobiano que elimina as bactérias das quais se alimentam os ácaros. Os ácaros estão presentes nos mais variados substratos têxteis, nomeadamente sobre os quais se acumulam uma maior quantidade de escamas da pele humana (alimento destes microorganismos), como por exemplo: colchões, almofadas, carpetes, sofás, lençóis, ... As principais funções dos agentes antibacterianos são as de inibir a transferência e o alastramento do contacto com os microorganismos patogénicos (cuidados higiénicos) e como consequência a redução do odor causado pela degradação microbiana (desodorizante) e evitar a perda das características das fibras. Um aspecto extremamente importante que deve ser considerado é o facto dos produtos com propriedades antimicrobianas poderem afectar outros sistemas biológicos, com possíveis efeitos negativos na saúde humana. Como não é possível, nem desejável a remoção de todos os microorganismos, uma vez que estes fazem parte do ecossistema, procura-se, sempre que possível, utilizar agentes “....státicos” em vez de produtos “....cidas”. Os princípios activos das substâncias antimicrobianas classificam-se em duas categorias: materiais com efeito passivo e com efeito activo. Os materiais com efeito passivo não possuem substâncias bioactivas, mas dada a sua estrutura superficial adquirem um efeito protector, evitando que os microorganismos se instalem (ex.: superfícies anti-adesivas). Os materiais com efeito activo contêm substâncias activas antimicrobianas. As substâncias activas que podem ser aplicadas em substratos têxteis são:

• Moléculas orgânicas (Triclosano – derivado do éter difenílico)

2,4,4- tricloro-2-hidroxidifenileter

• Complexos inorgânicos (Zeólitos e metais pesados- cobre, prata, zinco) • Substâncias naturais (quitosano e a caseína)

Os agentes inorgânicos apresentam a vantagem de permitir uma menor percentagem de aditivo, uma boa estabilidade térmica, resistência aos solventes e detergentes e uma menor toxicidade em contacto com a pele. No entanto, apresentam como principal desvantagem o amarelecimento da fibra produzido pela redução do metal no seu processamento.

CAMPO DE APLICAÇÃO

No campo têxtil os tratamentos antimicrobianos podem ser aplicados nas mais variadas áreas, sendo as mais utilizadas: -vestuário

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vestuário de uso desportivo, meias e roupa interior, entretelas, roupa de trabalho, artigos para indústria farmacêutica e alimentar,

-para higiene hospitalar em: artigos de cirurgia, laboratório roupa de cama, forro de colchões protecção bucal gases, fitas adesivas -filtros para ar condicionado, filtros em geral e aspiradores de pó. A produção total de artigos têxteis com propriedades antimicrobianas correspondia, em 2002 a cerca de 28.000 toneladas (L’Industrie Textile Nº1346 – Novembro 2002) e era repartido percentualmente como se observa no gráfico seguinte:

Figura - Aplicação possível para os produtos biocida

MECANISMOS DE ACTUAÇÃO DOS PRODUTOS ANTIBACTERIANOS

Podemos resumir os modelos de actuação dos produtos antibacterianos em:

• difusão, isto é, o agente antibacteriano difunde-se do tecido ou material onde foi aplicado para reagir com o microorganismo e actuar com um veneno. Os agentes difusores conseguem ser eficazes na superfície da fibra e no meio envolvente. Contudo, apresentam algumas desvantagens, como a pouca durabilidade (uma vez que o agente microbiano tende a esgotar-se) e a possibilidade de afectar a flora da pele (pode atravessar a barreira epitelial e causar prurido e irritação). Uma outra limitação deste género de agentes é permitir a adaptação dos microorganismos, perdendo assim toda a sua eficácia.

• utilização de moléculas que estão quimicamente ligadas à fibra. O agente permanece ligado ao substrato e actua quando os microorganismos entram em contacto com o mesmo. Ele controla apenas microorganismos presente na superfície da fibra e não os que estão presentes na zona envolvente. Este agentes podem eventualmente ser removidos da fibra ou ser inactivados, diminuindo a sua eficácia.

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Alguns exemplos dos mecanismos de actuação dos agentes antibacterianos nos microrganismos:

• danos na parede celular; • inibição da síntese das paredes celulares; • alteração da permeabilidade da parede celular; • inibição da síntese de proteínas e ácidos nucleicos; • inibição enzimática.

Actualmente, é conhecida uma grande variedade de agentes antibacterianos, que vai desde metais e os seus sais, por desactivação proteica; os sais quaternários de amónio, por danificação da membrana celular; as N-halaminas com as suas propriedades oxidativas; entre outros.

APLICAÇÃO DOS TRATAMENTOS ANTIBACTERIANOS AOS TÊXTEIS

Os compostos antimicrobianos descritos podem ser aplicados aos substratos têxteis por duas vias:

-incorporar o agente antimicrobiano à fibra – viável para fibras sintéticas e artificiais;

-aplicá-lo posteriormente como um acabamento (por esgotamento, impregnação, revestimento, spray ou espuma) – aplicável praticamente a qualquer tipo de fibra, fios, tecidos, artigos confeccionados.

Como aumentar eficácia

Existem vários métodos para melhorar a durabilidade do efeito pretendido, sendo os mais usuais:

-Insolubilização das substâncias activas na fibra

Incorporação de agentes no processo de fabrico das fibras sintéticas ou regeneradas ou através da impregnação de substratos têxteis compostos por fibras naturais ou sintéticas com soluções que quando evaporadas depositam agentes insolúveis na fibra.

-Microencapsulação dos agentes antimicrobianos

Técnica físico-química na qual é mantido o princípio activo do agente antimicrobiano no interior de uma microcápsula. À medida que o composto activo é utilizado, dá-se a sua substituição por quantidades adicionais provenientes da microcápsula por um mecanismo de libertação controlado. Processo que pode ser utilizado em vários tipo de fibras como o poliéster, fibras celulósicas, acetato de vinilo, polietileno, etc.

-Revestimento da superfície da fibra

Aplicação possível para todo o tipo de fibras, capaz de produzir actividade contra uma vasta gama de microorganismos. Têm uma boa resistência a lavagens normais.

-Modificação química da fibra

A actividade antimicrobiana é conseguida, modificando os vários compostos no banho de extrusão de fibras sintéticas ou das fibras de celulose regenerada. As fibras acrílicas, poliamida, acetato de celulose, polipropileno, polietileno são modificadas por insolubilização de 0.5-2% de vários compostos nitro no banho. As fibras celulósicas são modificadas usando uma estratégia diferente, isto é, por introdução de grupos ácidos carboxilicos e sulfónicos e provocando a sua imersão em germicidas catiónicos.

-Grafting

Utilização de enxertos de polímeros, homo polímeros ou copolimerização na fibra, de forma a criar grupos funcionais carregados positivamente ou negativamente na fibra. A polimerização de enxertos nos têxteis celulósicos com poli(1,2-metil-5-vinilpiridina) seguido de tratamento com solução de iodeto de potássio é um das técnicas conhecidas para a promoção de actividade antibacteriana e antifúngica.

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AVALIAÇÃO DOS TRATAMENTOS ANTIBACTERIANOS

Com a entrada no mercado de cada vez mais produtos referenciados como “antibacterianos”, torna-se imperativo efectuar uma avaliação do efeito antibacteriano. Esta avaliação pode ser dividida em duas grandes áreas: a avaliação qualitativa e a quantitativa.

Para fazer uma avaliação qualitativa, os ensaios a realizar são os seguintes:

• NP EN ISO 20645-2005: Tecidos. Determinação da actividade antibacteriana. Ensaio de difusão em placa de ágar. A amostra em estudo e uma amostra controle são colocadas em íntimo contacto com ágar inoculado com o microorganismo em estudo. Se existir actividade antibacteriana será visível uma zona de inibição do crescimento em torno da amostra. O tamanho desta zona de inibição será fortemente influenciado pela capacidade de difusão do agente antibacteriano. A zona de inibição pode ser medida, mas não deve ser considerado um valor quantitativo da actividade antibacteriana.

ISO 20645 - Tecido sem tratamento

ISO 20645 - Tecido com tratamento antibacteriano

• AATCC Test Method 147-1998: Avaliação da actividade antibacteriana em têxteis, método das estrias paralelas. Uma placa de ágar é inoculada com estrias de uma solução de inócuo dos microrganismos seleccionados. Os provetes do material a testar são colocados sob essas estrias. A actividade antibacteriana é comprovada se verificar o aparecimento de uma área onde o crescimento é interrompido (à volta do material a testar).

AATCC 147 - Tecido sem tratamento

AATCC 147 - Tecido com actividade antibacteriana

Para fazer uma avaliação quantitativa, os ensaios a realizar são os seguintes:

• ISO/DIS 20743: Têxteis - Determinação da actividade antibacteriana em produtos têxteis acabados. O provete do material a testar é inoculado com uma solução de inócuo dos microrganismos seleccionados e colocado a incubar. Contando o número de colónias obtido no tempo inicial e após a incubação é calculado o valor da actividade antibacteriana.

• AATCC Test Method 100-1999: Acabamento antibacteriano em materiais têxteis. As amostras teste são inoculadas com as bactérias seleccionadas. Após incubação, as

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bactérias são removidas, por “lavagem” com uma solução neutralizante, e é então determinado o número de bactérias presentes.

Para além dos ensaios anteriores, que o CITEVE já realiza, encontram-se em fase de implementação os seguintes testes:

• Avaliação do acabamento retardador de putrefacção - NP EN ISO 11721-1-2001: Determinação da resistência de têxteis contendo celulose aos micro-organismos. Ensaio de enterramento. Parte 1: avaliação do acabamento retardador de putrefacção.

• Especifica um método para determinação de resistência de têxteis, com tratamento químico, à acção de microrganismos presentes na terra em comparação com têxteis sem acabamento. Aplica-se principalmente a têxteis fabricados com fios contendo celulose: lona, encerados, fitas, tendas, mochilas de campismo. Os provetes das amostras são enterrados em tabuleiros, em contacto directo com a terra e incubados. Após incubação é determinada a resistência à tracção de acordo com a norma ISO 13934-1.

• Avaliação do tratamento anti-ácaros - NF G 39-011-2001: Têxteis e materiais poliméricos – Caracterização e avaliação da actividade anti-acariana. Os produtos tratados são postos em contacto com os ácaros em condições específicas e, após o tempo de contacto especificado, é efectuada a contagem dos mesmos.

• Avaliação do tratamento anti-fungos - EN 14119: Avaliação da acção dos microfungos;

• Ensaios a Campos e Batas Cirúrgicos e Fatos para ambiente controlado: - NP EN 13795-1, EN 13795-2, EN 13795-3 – Campos e batas cirúrgicos e fatos para ambiente controlado, classificados como dispositivos médicos, para doentes, profissionais de saúde e equipamento.

- EN 14126: Exigências e métodos de ensaio para vestuário de protecção contra agentes infecciosos;

- EN ISO 22612: Vestuário de protecção contra agentes infecciosos – Método da resistência à penetração;

- ISO/DIS 22611: Vestuário de Protecção contra agentes infecciosos – Método de resistência à penetração por aerossóis contaminados biologicamente; - ISO 22610: Vestuário de Bloco Operatório [fatos e batas] – Método de resistência à penetração contra uma barreira antibacteriana em estado húmido.

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Figura - ISO 22610

BIBLIOGRAFIA:

- Newsletter CITEVE Nº 3, Fevereiro 2007 -Enciclopédia Luso-Brasileira de Cultura, volume 3 e 8, Editorial Verbo, Lisboa -White, W. C.; Monticello, R.; Krueger, J.; Vandendaele, P.; “A comparison of Antimicrobials for the textile industry”, 2005 - Ramachandran, T.; Rajerdran R.; Rajendrakumar, K.; “Antimicrobial Textiles, an Overview”, 2004 - C. Maria Jesus da Silva, “Tramas que o Desing Tece – Têxteis técnicos e inteligentes”, 2004; - D. Höfer, “Evaluation of the Efficacy and Safety Antimicrobial Textiles”, 13th Techtextil – Symposium, Frankfurt, Junho de 2005; - L. Alain, “The Use of Antimicrobials in Workwear”, 3rd International Avantex-Symposium; - C. Michele, V. Miguel, “La Protección Higiénica – una solución fiable”, Salamanca, Julho de 2002; - Shirley Technologies Ltd, “The Layman’s Guide to Antimicrobial fabrics and testing methods”, 2004 -International Têxtil Bulletin, ”Antimicrobial textiles”, 5/2000, págs. 12-30. -Química Têxtil, Tecnologia Fibras, “Fibras higiénicas. Fibras saudáveis”, nº 66 / Março de 2002, págs. 32-41. - www.ultra-fresh.com - www.microbeshield.com - www.cibasc.com - www.sanitized.com - www.imperjet.com