Forskere ved University of Central Florida har udviklet et nanopartikelbaseret desinfektionsmiddel, der kontinuerligt kan dræbe vira på overfladen i op til 7 dage - en opdagelse, der kan blive et stærkt våben mod COVID-19 og andre nye patogene vira.
Forskningen blev offentliggjort i denne uge i tidsskriftet ACS Nano fra American Chemical Society af et tværfagligt team af virus- og ingeniøreksperter fra universitetet og lederen af en teknologivirksomhed i Orlando.
I de tidlige dage af pandemien blev Christina Drake, en UCF-alumne og grundlægger af Kismet Technologies, inspireret efter en tur til købmanden for at udvikle desinfektionsmidler. Der så hun en arbejder sprøjte desinfektionsmiddel på køleskabets håndtag og tørrede derefter straks sprayen af.
"Oprindeligt var min idé at udvikle et hurtigtvirkende desinfektionsmiddel," sagde hun, "men vi talte med forbrugere – såsom læger og tandlæger – for at finde ud af, hvilket desinfektionsmiddel de virkelig ville have. For dem Det vigtigste er, hvad der er varigt. Det vil fortsætte med at desinficere områder med høj kontakt såsom dørhåndtag og gulve i lang tid efter påføring."
Drake samarbejdede med Dr. Sudipta Seal, en UCF-materialeingeniør og nanovidenskabsekspert, og Dr. Griff Parks, en virolog, forskningsassistentdekan ved School of Medicine og dekan for Burnett School of Biomedical Sciences. Med finansiering fra National Science Foundation, Kismet Tech og Florida High-Tech Corridor skabte forskere et desinfektionsmiddel fremstillet af nanopartikler.
Dens aktive ingrediens er en konstrueret nanostruktur kaldet ceriumoxid, kendt for sine regenerative antioxidantegenskaber. Ceriumoxidnanopartikler modificeres med en lille mængde sølv for at gøre dem mere effektive mod patogener.
"Det virker i både kemi og maskiner," forklarer Seal, der har studeret nanoteknologi i mere end 20 år. "Nanopartikler udsender elektroner for at oxidere virussen og gøre den inaktiv. Mekanisk binder de sig også til virussen og sprænger overfladen som en sprængningsballon."
De fleste desinficerende servietter eller sprays vil desinficere overfladen inden for tre til seks minutter efter brug, men der er ingen resterende effekt. Det betyder, at overfladen skal tørres af gentagne gange for at holde den ren for at undgå infektion med flere vira såsom COVID-19. Nanopartikelformuleringen bevarer sin evne til at inaktivere mikroorganismer og fortsætter med at desinficere overfladen i op til 7 dage efter en enkelt påføring.
"Desinfektionsmidler viser stor antiviral aktivitet mod syv forskellige vira," forklarede Parks, og hans laboratorium er ansvarlig for at teste formlens modstandsdygtighed over for virus-"ordbogen". "Det viste ikke kun antivirale egenskaber mod coronavirus og rhinovirus, men viste sig også at være effektivt mod forskellige andre vira med forskellige strukturer og kompleksiteter. Vi håber, at med denne fantastiske evne til at dræbe, vil dette desinfektionsmiddel også blive et yderst effektivt værktøj mod andre nye vira."
Forskere mener, at denne løsning vil have en betydelig indvirkning på sundhedsmiljøet, især ved at reducere forekomsten af hospitalserhvervede infektioner - såsom methicillin-resistente Staphylococcus aureus (MRSA), Pseudomonas aeruginosa og Clostridium difficile - Disse vil forårsage infektioner, der påvirker mere end en tredjedel af patienterne indlagt på amerikanske hospitaler.
I modsætning til mange kommercielle desinfektionsmidler indeholder denne formel ikke skadelige kemikalier, hvilket viser, at den er sikker at bruge på enhver overflade. I henhold til kravene fra US Environmental Protection Agency har regulatoriske tests på hud- og øjencelleirritation ikke vist nogen skadelige virkninger.
"Mange af de husholdningsdesinfektionsmidler, der i øjeblikket er tilgængelige, indeholder kemikalier, der er skadelige for kroppen efter gentagen eksponering," sagde Drake. "Vores nanopartikelbaserede produkter vil have et højt sikkerhedsniveau, som vil spille en vigtig rolle i at reducere den samlede menneskelige eksponering for kemikalier."
Der er brug for mere forskning, før produkter kommer på markedet, hvorfor den næste fase af forskningen vil fokusere på desinfektionsmidlers ydeevne i praktiske anvendelser uden for laboratoriet. Dette arbejde vil studere, hvordan desinfektionsmidler påvirkes af eksterne faktorer som temperatur eller sollys. Holdet er i samtaler med det lokale hospitalsnetværk for at teste produktet i deres faciliteter.
Drake tilføjede: "Vi undersøger også udviklingen af en semi-permanent film for at se, om vi kan dække og forsegle hospitalsgulve eller dørhåndtag, områder, der skal desinficeres, eller endda områder, der er aktivt og kontinuerligt i kontakt."
Seal kom til UCF's Institut for Materialevidenskab og Engineering i 1997, som er en del af UCF School of Engineering and Computer Science. Han tjener på lægeskolen og er medlem af UCF-protesegruppen Biionix. Han er tidligere direktør for UCF Nano Science and Technology Center og Advanced Materials Processing and Analysis Center. Han modtog en ph.d. i materialeteknik fra University of Wisconsin, med et bifag i biokemi, og er postdoktor ved Lawrence Berkeley National Laboratory ved University of California, Berkeley.
Efter at have arbejdet på Wake Forest School of Medicine i 20 år, kom Parkes til UCF i 2014, hvor han fungerede som professor og leder af Institut for Mikrobiologi og Immunologi. Han fik en ph.d. i biokemi fra University of Wisconsin og er forsker i American Cancer Society ved Northwestern University.
Forskningen var medforfatter af Candace Fox, en postdoc-forsker fra UCF School of Medicine, Craig Neal fra UCF School of Engineering and Computer Science og kandidatstuderende Tamil Sakthivel, Udit Kumar og Yifei Fu fra UCF School of Engineering and Computer Science .
Materialer leveret af University of Central Florida. Det originale værk er af Christine Senior. Bemærk: Indholdet kan redigeres i henhold til stil og længde.
Få de seneste videnskabsnyheder gennem ScienceDailys gratis e-mail-nyhedsbrev, der opdateres dagligt og ugentligt. Eller tjek det opdaterede nyhedsfeed hver time i din RSS-læser:
Fortæl os, hvad du synes om ScienceDaily - vi glæder os over både positive og negative kommentarer. Er der nogen problemer med at bruge denne hjemmeside? problem?
Indlægstid: 10. september 2021