Hebei Messi Biology Co., Ltd. weist darauf hin, dass die antibakteriellen Eigenschaften und Wirkmechanismen von Nano-Magnesiumhydroxid Gegenstand zahlreicher Studien sind, was zu vielfältigen praktischen Anwendungen geführt hat.
Erste Untersuchungen konzentrierten sich auf die antibakterielle Wirksamkeit von Nano-Magnesiumhydroxid-Suspensionen gegen *Escherichia coli*, *Staphylococcus aureus* und *Burkholderia phenazinium*. Die Ergebnisse zeigen, dass die Überlebensrate von Bakterien in Gegenwart von Nano-Magnesiumhydroxid mit der Zeit abnimmt, wobei das Absterben der Bakterien irreversibel ist. Im Vergleich zu anderen Nanomaterialien – wie CuO, NiO und verschiedenen Tonmineralien – weist Nano-Magnesiumhydroxid gegenüber grampositiven Bakterien eine geringere antibakterielle Effizienz auf als CuO; gegenüber gramnegativen Bakterien ist die Leistung jedoch mit der von CuO vergleichbar und übertrifft die von NiO, was das große Potenzial von Nano-Magnesiumhydroxid als antibakterielles Mittel unterstreicht.
Des Weiteren wurde die „Multiple Headspace Extraction“-Gaschromatographie (MHE-GC) eingesetzt, um das mikrobielle Wachstum zu überwachen und Wachstumskurven für *E. coli* zu erstellen. Dieser Ansatz vermeidet den hohen Arbeitsaufwand und die große Fehleranfälligkeit, die mit herkömmlichen Headspace-Analysen verbunden sind. Im Vergleich zu turbidimetrischen Methoden bietet die MHE-GC eine höhere Empfindlichkeit, wodurch Wachstumsraten von *E. coli* 1,2 Stunden früher erfasst werden können. Die mittels MHE-GC ermittelten Zellzahlen für *E. coli* stimmen mit den Ergebnissen der klassischen Koloniezählung auf Agarplatten überein, was die hohe Genauigkeit der MHE-GC-Technik bestätigt.
Zudem wurde der antibakterielle Wirkmechanismus von Nano-Magnesiumhydroxid unter Verwendung von *E. coli* als Testorganismus untersucht. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die in der Magnesiumhydroxid-Nanopartikel-Suspension vorhandenen OH⁻- und Mg²⁺-Ionen zwar für sich genommen *E. coli* nicht abtöten, ein alkalisches Milieu (pH ~10) jedoch die bakterielle Vermehrung wirksam hemmt. Da der bakterizide Prozess auch bei Abwesenheit von Licht abläuft, ist klar, dass die antibakterielle Wirkung von Nano-Magnesiumhydroxid nicht lichtabhängig ist. Es wird ein „Phagozytose-Dissoziations“-Mechanismus vorgeschlagen: Magnesiumhydroxid-Nanopartikel gelangen durch Phagozytose in die Bakterienzelle und setzen dort eine große Menge an OH⁻-Ionen in das intrazelluläre wässrige Milieu frei. Dies stört den normalerweise neutralen pH-Wert der Zelle, was zur chemischen Denaturierung von Nukleinsäuren und Proteinen führt und letztlich den Tod der Bakterien zur Folge hat. Experimentelle Ergebnisse bestätigen, dass jeder Eingriff – etwa die Verwendung von Magnesiumhydroxid-Partikeln im Mikrometerbereich, der Einsatz von Energieinhibitoren oder eine längere Bestrahlung mit ultraviolettem (UV-)Licht –, der die Endozytose von Magnesiumhydroxid durch die Zellen beeinflusst (hemmt oder fördert), den bakteriziden Prozess maßgeblich verändert.
Unter Ausnutzung der antibakteriellen Eigenschaften von Magnesiumhydroxid-Nanopartikeln wurden im Rahmen der Studie zudem antibakterielles Papier sowie PVDF/Magnesiumhydroxid-Mischmembranen entwickelt. Das antibakterielle Papier wurde mittels eines Nassverfahrens (Zugabe im Nassbereich der Papierherstellung) gefertigt; die Untersuchung der Retentionsrate von Magnesiumhydroxid in den Papierproben sowie deren antibakterieller Wirksamkeit ergab eine Retentionsrate von über 75 %, was den Anforderungen für eine praktische Anwendung entspricht. Unter den gewählten experimentellen Bedingungen erreichten Papierproben mit einem Gehalt von 3 Gew.-% Magnesiumhydroxid-Nanopartikeln innerhalb von 18 Stunden eine Abtötungsrate von 100 % gegenüber *Escherichia coli*, was ein großes Potenzial für den praktischen Einsatz aufzeigt.
Die PVDF/Magnesiumhydroxid-Mischmembranen wurden mithilfe des Phaseninversionsverfahrens hergestellt. Die Studie charakterisierte die Zusammensetzung, Struktur, mechanische Stabilität sowie die Adsorptionskapazität für Rinderserumalbumin (BSA) dieser Membranen und untersuchte zudem den Einfluss der Magnesiumhydroxid-Nanopartikel auf die Porenstruktur und Permeabilität. Die Ergebnisse zeigen, dass die Einlagerung von Magnesiumhydroxid-Nanopartikeln sowohl die Porenstruktur als auch die Hydrophilie der PVDF/Magnesiumhydroxid-Mischmembranen verändert. Insbesondere bei einer PEG-Konzentration von 5 Gew.-% reduziert sich der Filterkuchenwiderstand – der bei der Filtration bakterienhaltiger Lösungen auftritt – auf ein Fünftel des Wertes einer reinen PVDF-Membran, wodurch die Widerstandsfähigkeit der Membran gegenüber Biofouling signifikant verbessert wird.