Forskere udvikler indendørs-aktiv fotokatalysator til antiviral belægning mod forskellige COVID-varianter

En fotokatalysator fremstillet ved hjælp af en kombination af titaniumdioxid (TiO₂ ) og kobberoxid (Cu_x O) nanoclusters inaktiverer forskellige varianttyper af ny coronavirus SARS-CoV-2. I et nyligt gennembrud har forskere fra Nara Medical University, Kanagawa Institute of Industrial Science and Technology og Tokyo Institute of Technology udviklet denne antivirale fotokatalysator, som har vist sig at være effektiv i både mørke og indendørs lys.

Den nye coronavirus (SARS-CoV-2), der er ansvarlig for den igangværende COVID-19-pandemi, har påvirket millioner af mennesker verden over. Den vigtigste transmissionsvej for virussen er gennem dråber frigivet af inficerede mennesker i luften. Derudover findes disse dråber også på forskellige overflader. Virale infektioner opstår hovedsageligt i indendørs miljøer, hvor mange mennesker samles. Antivirale kemikalier, såsom alkohol og hydrogenperoxid, bruges ofte til at dekontaminere overflader, der regelmæssigt berøres. Disse kemikalier gør i det væsentlige virussen inaktiv ved at nedbryde dens proteiner. Disse kemikalier er dog flygtige i naturen og fordamper derfor væk. Som følge heraf skal desinfektionsprocessen udføres regelmæssigt.

Nu i en undersøgelse offentliggjort i Scientific Reports , et forskerhold fra Nara Medical University, Kanagawa Institute of Industrial Science and Technology og Tokyo Institute of Technology har udviklet en solid-state fotokatalysator som et alternativt forsvar mod virussen. I modsætning til kemiske desinfektionsmidler forbliver faststofbelægninger i lang tid, og siden virusudbruddet har de været genstand for intensiv forskning rundt om i verden. Antivirale belægninger i fast tilstand har den fordel, at de er ugiftige, rigelige og kemisk og termisk stabile.

Mange af disse faststofbelægninger bruger TiO₂ fotokatalysatorer, der, når de udsættes for ultraviolet (UV) lys, forårsager en oxidationsreaktion, der kan ødelægge organisk materiale som spidsproteiner, der findes på overfladerne af coronavirus. Disse belægninger aktiveres dog kun, når de udsættes for UV-lys, som ikke er til stede i typiske indendørsmiljøer. I de fleste indendørs miljøer er belysningen normalt slukket om natten; derfor ønskes antiviralt materiale, der fungerer under mørke forhold.

For at få belægningen til at virke under synligt lys og mørke forhold, udviklede teamet en komposit bestående af TiO₂ og Cu_x O nanoklynger. Cu_x O nanoclusters er sammensat af et blandet valenstaloxid, hvori Cu(I) og Cu(II) arter er til stede. Cu(II)-arten i Cu_x O bidrager til den synligt-lys-drevne fotokatalysereaktion, hvorimod Cu(I)-arten spiller en afgørende rolle i denaturering af virusproteiner og derved forårsager deres inaktivering under mørke forhold.

Ved at belægge Cu_x O/TiO₂ pulver på et glas viste holdet, at det kunne inaktivere selv den meget virulente Delta-variant af SARS-CoV-2. Holdet har også bekræftet inaktiveringen af ​​alfa-, beta- og gamma-varianter af Cu_x O/TiO₂ ud over vildtype-stammen.

Holdet undersøgte omhyggeligt den antivirale mekanisme ved hjælp af natriumdodecylsulfat-polyacrylamidgelelektroforese (SDS-PAGE), ELISA-assay og RT-qPCR-analyse. Disse analyser tyder stærkt på, at Cu(I)-arten i Cu_x O denaturaliserer spidsproteiner og forårsager også RNA-fragmentering af SARS-CoV-2, selv under mørke forhold. Ydermere forårsager bestråling af hvidt lys den fotokatalytiske oxidation af de organiske molekyler af SARS-CoV-2. Baseret på denne antivirale mekanisme er det foreliggende antivirale materiale ikke begrænset til en specifik variant af virussen og vil være effektivt til at inaktivere forskellige typer af en potentiel mutantstamme.

Belysning af hvidt lys i denne undersøgelse bruges normalt som et indendørs lysapparat. Dette kan gøre Cu_x O/TiO₂ fotokatalysator meget effektiv til at reducere risikoen for COVID-19 infektion i indendørs miljøer, som normalt udsættes for både lys og mørke periodisk. + Udforsk yderligere

Belægning af overflader med et tyndt lag kobber har potentiale til at dræbe den virus, der forårsager COVID-19 hurtigere