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L’effetto battericida e virucida per azione fotocatalitica del TiO2 è dovuto alla formazione di Specie Reattive all’Ossigeno (ROS) tra cui il radicale idrossile HO·, generate dal sistema sinergico Biossido di Titanio-luce. La maggior parte degli studi ha condotto sempre alla stessa conclusione, ovvero che il radicale idrossile HO· è la specie principale coinvolta nell’azione battericida e virucida della fotocatalisi.

Il radicale idrossile, avendo una durata estremamente breve, devono essere generati in prossimità della membrana affinché siano in grado di eliminarne i componenti. Il tempo di vita estremamente breve ed il fatto di essere prodotti su una superficie, li rendono innocui verso le persone.

I più potenti sistemi di ossidazione avanzata si basano sulla generazione di radicali idrossile. Il radicale idrossile è un agente ossidante estremamente potente. Proprio per la sua forte capacità ossidativa, l’ossidazione fotocatalitica può effettivamente igienizzare, deodorare e purificare l'aria, l'acqua e diverse superfici.

La fotocatalisi non solo uccide le cellule dei batteri, ma le decompone. È stato verificato che il biossido di titanio è più efficace di qualsiasi altro agente antibatterico, perché la reazione fotocatalitica avviene anche quando ci sono cellule che coprono la superficie e la moltiplicazione dei batteri è attiva, attivandosi sulla superficie ed aggirando il biofilm creato dai batteri è efficace dove i sanificanti chimici tradizionali risultano meno performanti. Inoltre, l'endotossina derivante dalla morte della cellula viene decomposta per merito dell'azione fotocatalitica. Il biossido di titanio non si degrada e mostra un effetto antibatterico e virucida a lungo termine. In linea generale, la disinfezione mediante biossido di titanio è 3 volte più efficace di quella che si ottiene con il cloro, e 1.5 volte dell’ozono.

In modo simile ai batteri, anche i virus devono essere distrutti senza causare danni inaccettabili per le cellule ospiti. I virus con involucro, come l'HIV, sono generalmente suscettibili alla fotoinattivazione al contrario dei virus senza involucro: questo indica che è l'involucro virale, piuttosto che gli acidi nucleici, l’obiettivo della fotosensibilizzazione.