Videnskab
 science >> Videnskab >  >> nanoteknologi

Langtidsholdbart desinfektionsmiddel lover at hjælpe med at bekæmpe pandemier

Dr. Griff Parks, en College of Medicine virolog, samarbejdet med en ingeniør og iværksætter for at udvikle desinfektionsmidlet. Kredit:University of Central Florida

Forskere fra University of Central Florida har udviklet et nanopartikelbaseret desinfektionsmiddel, der kontinuerligt kan dræbe vira på en overflade i op til syv dage - en opdagelse, der kan være et stærkt våben mod COVID-19 og andre nye patogene vira.

Fundene, af et tværfagligt team af universitetets virus- og ingeniøreksperter og lederen af ​​et teknologifirma i Orlando, blev offentliggjort i denne uge i ACS Nano , et tidsskrift fra American Chemical Society.

Christina Drake, en UCF-alumne og grundlægger af Kismet Technologies, blev inspireret til at udvikle desinfektionsmidlet efter en tur til købmanden i pandemiens tidlige dage. Der så hun en arbejder sprøjte desinfektionsmiddel på et køleskabs håndtag, tørre derefter sprayen af ​​med det samme.

"Oprindeligt var min tanke at udvikle et hurtigtvirkende desinfektionsmiddel, " hun sagde, "men vi talte med forbrugere - som læger og tandlæger - for at finde ud af, hvad de virkelig ønskede af et desinfektionsmiddel. Det, der betød mest for dem, var noget langtidsholdbart, som ville fortsætte med at desinficere områder med høj berøring som dørhåndtag og gulve længe efter påføring ."

Drake samarbejdede med Dr. Sudipta Seal, en UCF-materialeingeniør og nanovidenskabsekspert, og Dr. Griff Parks, en College of Medicine-virolog, som også er associeret forskningsdekan og direktør for Burnett School of Biomedical Sciences. Med støtte fra National Science Foundation, Kismet Tech og Florida High Tech Corridor, forskerne skabte et nanopartikel-konstrueret desinfektionsmiddel.

Dens aktive ingrediens er en konstrueret nanostruktur kaldet ceriumoxid, som er kendt for sine regenerative antioxidantegenskaber. Ceriumoxidnanopartiklerne modificeres med små mængder sølv for at gøre dem mere potente mod patogener.

"Det virker både kemisk og mekanisk, " forklarede Seal, en der har studeret nanoteknologi i mere end 20 år. "Nanopartiklerne udsender elektroner, der oxiderer virussen, gør den inaktiv. Mekanisk, de binder sig også til virussen og sprænger overfladen næsten som at sprænge en ballon."

De fleste desinficerende servietter eller sprays vil desinficere en overflade inden for tre til seks minutter efter påføring, men har ingen resterende virkninger. Det betyder, at overflader skal tørres af gentagne gange for at forblive rene fra en række vira som COVID-19. Nanopartikelformuleringen bevarer sin evne til at inaktivere mikrober og fortsætter med at desinficere en overflade i op til syv dage efter en enkelt påføring.

"Desinfektionsmidlet har vist en enorm antiviral aktivitet mod syv forskellige vira, " forklarede Parks, hvis laboratorium var ansvarlig for at teste formuleringen mod "en ordbog" af vira. "Ikke kun viste det antivirale egenskaber mod coronavirus og rhinovirus, men det viste sig også effektivt mod en lang række andre vira med forskellige strukturer og kompleksiteter. Vi håber på, at med denne fantastiske række af dræbende kapacitet, dette desinfektionsmiddel vil også være et yderst effektivt værktøj mod andre nye vira. "

Forskerne er overbeviste om, at løsningen vil have stor indflydelse i sundhedsvæsenet, i særdeleshed, at reducere antallet af hospitalserhvervede infektioner - såsom Methicillin-resistente Staphylococcus aureus (MRSA), Pseudomonas aeruginosa og Clostridium difficile - som forårsager infektioner, der rammer mere end én ud af 30 patienter indlagt på amerikanske hospitaler.

Og i modsætning til mange kommercielle desinfektionsmidler, formuleringen indeholder ingen skadelige kemikalier, hvilket indikerer, at det vil være sikkert at bruge på enhver overflade. Regulatorisk test for irritation på hud- og øjenceller, som krævet af U.S. Environmental Protection Agency, viste ingen skadelige virkninger.

"Mange husholdningsdesinfektionsmidler, der i øjeblikket er tilgængelige, indeholder kemikalier, der kan være skadelige for kroppen ved gentagen eksponering, " sagde Drake. "Vores nanopartikel-baserede produkt vil have en høj sikkerhedsvurdering vil spille en vigtig rolle i at reducere den samlede kemiske eksponering for mennesker."

Mere forskning er nødvendig, før produktet kan komme på markedet, Derfor vil den næste fase af undersøgelsen se på, hvordan desinfektionsmidlet fungerer uden for laboratoriet i virkelige applikationer. Det arbejde vil se på, hvordan desinfektionsmidlet påvirkes af eksterne faktorer som temperatur eller sollys. Holdet er i samtaler med et lokalt hospitalsnetværk for at teste produktet i deres faciliteter.

"Vi undersøger også udviklingen af ​​en semi-permanent film for at se, om vi kan belægge og forsegle et hospitalsgulv eller dørhåndtag, områder, hvor du har brug for ting, der skal desinficeres og endda med aggressiv og vedvarende kontakt, " tilføjede Drake.

Seal sluttede sig til UCF's afdeling for materialevidenskab og teknik, som er en del af UCF's College of Engineering and Computer Science, i 1997. Han har en ansættelse på College of Medicine og er medlem af UCF's protetikcluster Biionix. Han er tidligere direktør for UCF's Nanoscience Technology Center og Advanced Materials Processing Analysis Center. Han modtog sin doktorgrad i materialeteknik med et bifag i biokemi fra University of Wisconsin og var postdoc ved Lawrence Berkeley National Laboratory ved University of California Berkeley.

Parks kom til UCF i 2014 efter 20 år på Wake Forest School of Medicine, hvor han var professor og formand for Institut for Mikrobiologi og Immunologi. Han fik sin doktorgrad i biokemi ved University of Wisconsin og var en American Cancer Society Fellow ved Northwestern University.

Undersøgelsen var medforfatter af post-doktorale forskere Candace Fox, fra UCF's College of Medicine og Craig Neal fra UCF's College of Engineering and Computer Sciences og kandidatstuderende, Tamil Sakthivel, Udit Kumar og Yifei Fu fra UCf's College of Engineering and Computer Sciences.


Varme artikler