Naukowcy z University of Central Florida opracowali środek dezynfekujący na bazie nanocząsteczek, który może nieprzerwanie zabijać wirusy na powierzchni do 7 dni – odkrycie, które może stać się potężną bronią przeciwko COVID-19 i innym pojawiającym się wirusom chorobotwórczym.
Badania zostały opublikowane w tym tygodniu w czasopiśmie ACS Nano Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego przez multidyscyplinarny zespół ekspertów ds. wirusów i inżynierii z uniwersytetu oraz szefa firmy technologicznej w Orlando.
We wczesnych dniach pandemii Christina Drake, absolwentka UCF i założycielka Kismet Technologies, została zainspirowana wycieczką do sklepu spożywczego w celu opracowania środków dezynfekujących. Tam zobaczyła pracownika rozpylającego środek dezynfekujący na rączkę lodówki, a następnie natychmiast wycierał spray.
„Początkowo moim pomysłem było opracowanie szybko działającego środka dezynfekującego”, powiedziała, „ale rozmawialiśmy z konsumentami – takimi jak lekarze i dentyści – aby dowiedzieć się, jakiego środka dezynfekującego naprawdę potrzebują. Dla nich najważniejsze jest to, co jest trwałe. Będzie nadal dezynfekować obszary o dużym kontakcie, takie jak klamki i podłogi, jeszcze przez długi czas po aplikacji”.
Drake współpracował z dr Sudipta Seal, inżynierem materiałów UCF i ekspertem w dziedzinie nanonauki, oraz dr Griff Parks, wirusologiem, dziekanem Wydziału Medycznego i dziekanem Burnett School of Biomedical Sciences. Dzięki finansowaniu z National Science Foundation, Kismet Tech i Florida High-Tech Corridor naukowcy stworzyli nanocząsteczkowy środek dezynfekujący.
Jego aktywnym składnikiem jest zaprojektowana nanostruktura zwana tlenkiem ceru, znana ze swoich regeneracyjnych właściwości przeciwutleniających. Nanocząsteczki tlenku ceru są modyfikowane niewielką ilością srebra, aby były bardziej skuteczne w walce z patogenami.
„Działa zarówno w chemii, jak i maszynach” — wyjaśnia Seal, który od ponad 20 lat studiuje nanotechnologię. „Nanocząsteczki emitują elektrony, aby utleniać wirusa i czynić go nieaktywnym. Mechanicznie przyczepiają się również do wirusa i rozrywają powierzchnię jak balon wybuchowy”.
Większość chusteczek dezynfekujących lub sprayów dezynfekuje powierzchnię w ciągu trzech do sześciu minut po użyciu, ale nie ma efektu resztkowego. Oznacza to, że powierzchnię należy wielokrotnie wycierać, aby utrzymać ją w czystości, aby uniknąć infekcji wieloma wirusami, takimi jak COVID-19. Formuła nanocząsteczkowa zachowuje zdolność do dezaktywacji mikroorganizmów i dezynfekuje powierzchnię do 7 dni po jednorazowej aplikacji.
„Środki dezynfekujące wykazują dużą aktywność przeciwwirusową wobec siedmiu różnych wirusów” – wyjaśnił Parks, a jego laboratorium jest odpowiedzialne za testowanie odporności formuły na „słownik” wirusa. „Wykazał nie tylko właściwości przeciwwirusowe przeciwko koronawirusom i rinowirusom, ale również okazał się skuteczny przeciwko różnym innym wirusom o różnej strukturze i złożoności. Mamy nadzieję, że dzięki tej niesamowitej zdolności do zabijania, ten środek dezynfekujący stanie się również bardzo skutecznym narzędziem przeciwko innym pojawiającym się wirusom.”
Naukowcy są przekonani, że to rozwiązanie będzie miało znaczący wpływ na środowisko opieki zdrowotnej, zwłaszcza zmniejszając częstość zakażeń szpitalnych, takich jak gronkowiec złocisty oporny na metycylinę (MRSA), Pseudomonas aeruginosa i Clostridium difficile. jedna trzecia pacjentów przyjmowanych do szpitali w USA.
W przeciwieństwie do wielu komercyjnych środków dezynfekujących, ta formuła nie zawiera szkodliwych chemikaliów, co pokazuje, że można ją bezpiecznie stosować na każdej powierzchni. Zgodnie z wymogami amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska, regulacyjne testy podrażnienia skóry i komórek oczu nie wykazały szkodliwych skutków.
„Wiele dostępnych obecnie środków dezynfekujących w gospodarstwie domowym zawiera substancje chemiczne, które są szkodliwe dla organizmu po wielokrotnym narażeniu” – powiedział Drake. „Nasze produkty oparte na nanocząsteczkach będą miały wysoki poziom bezpieczeństwa, co odegra ważną rolę w zmniejszeniu ogólnego narażenia ludzi na chemikalia”.
Potrzebne są dalsze badania, zanim produkty wejdą na rynek, dlatego kolejny etap badań skupi się na działaniu środków dezynfekujących w praktycznych zastosowaniach poza laboratorium. W ramach tej pracy zbadamy, w jaki sposób czynniki zewnętrzne, takie jak temperatura lub światło słoneczne, wpływają na środki dezynfekujące. Zespół prowadzi rozmowy z lokalną siecią szpitali, aby przetestować produkt w swoich placówkach.
Drake dodał: „Badamy również nad opracowaniem półtrwałego filmu, aby sprawdzić, czy możemy zakryć i uszczelnić podłogi szpitalne lub klamki drzwi, obszary, które wymagają dezynfekcji, a nawet obszary, które są w aktywnym i ciągłym kontakcie”.
Seal dołączył do Wydziału Materiałoznawstwa i Inżynierii UCF w 1997 roku, który jest częścią Szkoły Inżynierii i Informatyki UCF. Służy w szkole medycznej i jest członkiem grupy protetycznej UCF Biionix. Jest byłym dyrektorem Centrum Nauki i Technologii UCF Nano oraz Centrum Zaawansowanej Przetwarzania i Analizy Materiałów. Otrzymał doktorat z inżynierii materiałowej na Uniwersytecie Wisconsin, ze specjalizacją z biochemii i jest badaczem podoktoranckim w Lawrence Berkeley National Laboratory na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley.
Po 20 latach pracy w Wake Forest School of Medicine Parkes przeszedł do UCF w 2014 roku, gdzie pełnił funkcję profesora i kierownika Katedry Mikrobiologii i Immunologii. Otrzymał doktorat. Doktor habilitowany biochemii na Uniwersytecie Wisconsin i badacz American Cancer Society na Northwestern University.
Współautorami badań są Candace Fox, badaczka podoktorancka z UCF School of Medicine, Craig Neal z UCF School of Engineering and Computer Science oraz doktoranci Tamil Sakthivel, Udit Kumar i Yifei Fu z UCF School of Engineering and Computer Science .
Materiały dostarczone przez University of Central Florida. Oryginalna praca jest autorstwa Christine Senior. Uwaga: Treść można edytować według stylu i długości.
Otrzymuj najnowsze wiadomości naukowe za pośrednictwem bezpłatnego biuletynu e-mail ScienceDaily, aktualizowanego codziennie i co tydzień. Lub sprawdź aktualizowany co godzinę kanał wiadomości w czytniku RSS:
Powiedz nam, co myślisz o ScienceDaily – mile widziane są zarówno pozytywne, jak i negatywne komentarze. Czy są jakieś problemy z korzystaniem z tej strony? problem?
Czas publikacji: 10 września-2021