En materialevidenskabelig tilgang til bekæmpelse af coronavirus

Forskere ved Tokyo Institute of Technology, der arbejder i samarbejde med kolleger ved Kanagawa Institute of Industrial Science and Technology og Nara Medical University i Japan, er lykkedes med at fremstille et materiale kaldet ceriummolybdat (γ-Ce) ₂ Mo ₃ O ₁₃ eller CMO), som udviser høj antiviral aktivitet mod coronavirus.

Den igangværende coronavirus-pandemi har understreget, at det haster ikke kun med udvikling og udrulning af vacciner, men også at udvikle innovative materialer og teknologier med antivirale egenskaber, der kan spille en afgørende rolle i at hjælpe med at begrænse spredningen af ​​virussen.

Konventionelle uorganiske antimikrobielle materialer fremstilles ofte med metaller såsom kobber eller fotokatalysatorer såsom titaniumdioxid. Imidlertid, metalbaserede materialer kan være tilbøjelige til korrosion, og virkningerne af fotokatalysatorer er normalt begrænsede under mørke forhold.

Nu, et forskerhold ledet af Akira Nakajima fra Tokyo Institute of Technologys afdeling for materialevidenskab og teknik foreslår en ny type antiviralt materiale, der kan overvinde disse ulemper. Holdet kombinerede med succes et relativt billigt sjældent jordarters grundstof cerium (Ce) med molybdæn (Mo), som er kendt for sine antibakterielle virkninger, at fremstille to typer ceriummolybdat (Ce ₂ Mo ₃ O ₁₂ og y-Ce ₂ Mo ₃ O ₁₃ ) i pulverform.

Begge pulvere udviste antiviral aktivitet mod bakteriofag Φ6. Især y-Ce ₂ Mo ₃ O ₁₃ udviste også høj antiviral aktivitet mod SARS-CoV-2, virus, der forårsager COVID-19.

Forskerne konkluderer, at en effektiv kombination af cerium med molybdationen samt det specifikke overfladeareal er nøglefaktorer, der bidrager til den observerede antivirale aktivitet.

Undersøgelsen bygger på tidligere arbejde ledet af Nakajima, som demonstrerede den antivirale aktivitet af et materiale ved navn LMO (La ₂ Mo ₂ O ₉ ), sammensat af lanthan (La) oxid og molybdænoxid. LMO's aktivitet, imidlertid, viste sig at være bedre mod ikke-kappe-type (bakteriofag Qβ) end mod kuvert-type (bakteriofag Φ6) vira. Efterfølgende test viste, at inkorporering af cerium i materialet for at fremstille La _1.8 Ce _0,2 Mo ₂ O ₉ (LCMO) forbedret antiviral aktivitet mod bakteriofag Φ6. Det var dette bemærkelsesværdige fund, der ansporede til yderligere undersøgelser af ceriummolybdater (CMO) som lovende materialer med høj antiviral aktivitet mod kappe-type vira såsom influenza og SARS-CoV-2.

For at opnå de ønskede CMO-pulverprøver med en næsten enkrystalfase, holdet udførte mange forsøgseksperimenter, før det lykkedes at forberede Ce ₂ Mo ₃ O ₁₂ ved anvendelse af den polymeriserbare kompleks-metode og y-Ce ₂ Mo ₃ O ₁₃ gennem hydrotermisk behandling.

Hvis standardiseret og masseproduceret, CMO kan bruges i en lang række materialer såsom harpiks, papir, tynde film og maling. Dette ville åbne muligheden for at bruge CMO-belægninger til overflader med høj kontakt såsom dørhåndtag, remme inde i køretøjer, elevatorknapper og rulletrappebælter samt vægge, fliser og vinduer. Nakajima forestiller sig, at materialer, der indeholder CMO, også kan bruges i hverdagsting som smartphones og tøj. Han bemærker, at applikationer til øjen- og ansigtsartikler såsom briller og masker kan tage lidt længere tid at udvikle, men være i horisonten.