Forskere bruger kobber nanotråde til at bekæmpe spredning af sygdomme

Et gammelt metal, der bruges på grund af dets mikrobielle egenskaber, er grundlaget for en materialebaseret desinfektionsløsning. Et team af forskere fra Ames National Laboratory, Iowa State University og University at Buffalo udviklede en antimikrobiel spray, der afsætter et lag kobber nanotråde på overflader med høj berøring i offentlige rum. Sprayen indeholder kobber nanotråde (CuNWs) eller kobber-zink nanotråde (CuZnNWs) og kan danne en antimikrobiel belægning på en række forskellige overflader. Denne forskning blev initieret af COVID-19-pandemien, men resultaterne har bredere anvendelser.

Folk har draget fordel af kobbers antimikrobielle egenskaber siden 2400 f.Kr. at behandle og forebygge infektioner og sygdomme. Det har vist sig effektivt til inaktivering af vira, bakterier, svampe og gær, når de er direkte i kontakt med metallet. Ifølge Jun Cui, en videnskabsmand ved Ames Lab og en af ​​de ledende forskere på projektet, "kan kobberion trænge ind i membranen af ​​en virus og derefter indsætte sig selv i RNA-kæden og fuldstændigt forhindre virussen i at duplikere sig selv."

Midt i pandemien spurgte "DOE forskere, hvad kan du gøre for at hjælpe med at afbøde denne COVID-situation?" sagde Cui. Ames Lab er kendt for arbejde inden for materialevidenskab, ikke et felt, der ofte krydser sygdomsforskning. Cuis team kom dog op med ideen om at anvende kobbers antimikrobielle egenskaber for at hjælpe med at reducere spredningen af ​​COVID.

Cui forklarede, at deres idé kom fra et separat projekt, de arbejdede på, som er en kobberblæk designet til at printe kobber nanotråde, der bruges i fleksible elektroniske enheder. "Så tanken er, at det her er blæk, og jeg kan fortynde det med vand eller endda ethanol, og så bare sprøjte det. Uanset overfladen, sprøjter jeg det én gang og belægger det med et meget let lag af en kobber nanotråd," han sagde.

Først skal overfladen rengøres og desinficeres, derefter kan den omformulerede kobberblækopløsning påføres. Den ideelle belægning skal være tynd nok til at være gennemsigtig. Blækket kan fortyndes med vand eller alkohol for at gøre det spraybart, og det virker på plastik-, glas- og rustfrit ståloverflader.

Holdet testede to typer kobberblæk, CuNW og CuZnNW. Sammenlignet med en almindelig kobberskive var begge blæk lige så effektive til at deaktivere virussen. Det tog dog 40 minutter for kobberdisken at deaktivere virussen, hvorimod det tog kobberfarven kun 20 minutter. Nanotrådene arbejdede hurtigere på grund af deres større overfladeareal.

I en sammenligning mellem de to blækbelægninger inaktiverede CuNW virussen hurtigere end CuZnNW i løbet af de første 10 minutter. CuZnNW havde dog en mere stabil og bæredygtig frigivelse af kobberioner sammenlignet med CuNW, hvilket gør belægningen effektiv i længere tid. I sidste ende konkluderede holdet, at CuZnNW var den bedste mulighed for en spraybar kobber nanotrådbelægning til antimikrobielle formål.

Cui sagde, at dette arbejde var vigtigt, ikke kun på grund af pandemien, men da disse nanotråde kan beskytte mod mange forskellige mikrober, "er der chancen for, at vi kan have en varig indvirkning på det menneskelige samfund."

Denne forskning er yderligere diskuteret i papiret "Sprayable copper and copper-zinc nanowires inks for antiviral surface coating," af C. Pan, K.S. Phadke, Z. Li, G. Ouyang, T.-h. Kim, L. Zhou, J. Slaughter, B. Bellaire, S. Ren og J. Cui og udgivet i RSC Advances . + Udforsk yderligere

Bærbar antimikrobiel kobber nanomesh klæber til menneskelig hud og dræber mikrober næsten øjeblikkeligt