Critical comparison of aerogel TiO2 and P25 nanopowders: Cytotoxic properties, photocatalytic activity and photoinduced antimicrobial/ antibiofilm performance

A critical comparison of two TiO2 nanopowders is herein presented. TiO2 aerogel powder synthesized via lyophilization (TiAP) and commercially available TiO2 Evonik (P25) are thoroughly investigated for their toxicity, photoinduced antimicrobial and antibiofilm properties, and photocatalytic activity. Time- and concentration-dependent A549 cell viability inhibition was characterized using estimating the mitochondrial dehydrogenase activity and glutathione levels. Both materials showed low toxicity in the pulmonary A549 cells. Photocatalytic activity of TiAP and P25 in the degradation of methylene blue and caffeine was determined, and TiAP was more efficient than P25 by 1.2-2.8 times. That is due to the 2D morphology of TiAP, along with an increased generation of hydroxyl radicals compared to a system containing 0D P25. Photoinduced antimicrobial and antibiofilm performance of TiAP and P25 on inactivation of gram-negative E. coli and gram-positive E. faecalis showed a complete log 6 reduction in the amount of bacteria after 60 min UV-A irradiation.
Uvádíme kritické srovnání dvou nanoprášků TiO2. Aerogelový prášek TiO2 syntetizovaný pomocí lyofilizace (TiAP) a komerčně dostupný TiO2 Evonik (P25) byly důkladně zkoumány s ohledem na jejich toxicitu, fotoindukované antimikrobiální a antibiofilmové vlastnosti a fotokatalytickou aktivitu. Životaschopnost buněk A549 v závislosti na čase a koncentraci byla charakterizována pomocí detekce aktivity mitochondriálních dehydrogenáz a hladiny glutathionu. Oba materiály vykazovaly nízkou toxicitu v plicních buňkách A549. Byla stanovena fotokatalytická aktivita TiAP a P25 při degradaci methylenové modři a kofeinu. TiAP byl 1,2–2,8krát účinnější než P25. To bylo způsobeno 2D morfologií TiAP spolu se zvýšenou tvorbou hydroxylových radikálů ve srovnání se systémem obsahujícím 0D P25. Fotoindukovaný antimikrobiální a antibiofilmový účinek TiAP a P25 na inaktivaci gramnegativních E. coli a grampozitivních E. faecalis vykázal kompletní log 6 snížení množství bakterií po 60 minutách při ozařování UV-A.