Een fotokatalysator gemaakt met behulp van een combinatie van titaniumdioxide (TiO₂ ) en koperoxide (Cu_x O) nanoclusters inactiveren verschillende varianten van het nieuwe coronavirus SARS-CoV-2. In een recente doorbraak hebben wetenschappers van de Nara Medical University, het Kanagawa Institute of Industrial Science and Technology en het Tokyo Institute of Technology deze antivirale fotokatalysator ontwikkeld, waarvan is bewezen dat deze effectief is in zowel duisternis als binnenlicht.

Het nieuwe coronavirus (SARS-CoV-2), verantwoordelijk voor de aanhoudende COVID-19-pandemie, heeft wereldwijd miljoenen mensen getroffen. De belangrijkste transmissieroute van het virus is via druppeltjes die door geïnfecteerde mensen in de lucht worden afgegeven. Bovendien komen deze druppels ook op verschillende oppervlakken voor. Virale infecties komen vooral voor in binnenomgevingen waar veel mensen samenkomen. Antivirale chemicaliën, zoals alcohol en waterstofperoxide, worden vaak gebruikt om regelmatig aangeraakte oppervlakken te ontsmetten. Deze chemicaliën maken het virus in wezen inactief door zijn eiwitten af ​​te breken. Deze chemicaliën zijn echter vluchtig van aard en verdampen daarom. Als gevolg hiervan moet het desinfectieproces regelmatig worden uitgevoerd.

Nu in een studie gepubliceerd in Scientific Reports , heeft een onderzoeksteam van de Nara Medical University, het Kanagawa Institute of Industrial Science and Technology en het Tokyo Institute of Technology een solid-state fotokatalysator ontwikkeld als alternatieve verdediging tegen het virus. In tegenstelling tot chemische desinfectiemiddelen blijven solid-state coatings lange tijd bestaan ​​en zijn ze sinds de virusuitbraak het onderwerp van intensief onderzoek over de hele wereld. Antivirale coatings in vaste toestand hebben het voordeel dat ze niet-toxisch, overvloedig en chemisch en thermisch stabiel zijn.

Veel van deze coatings in vaste toestand gebruiken TiO₂ fotokatalysatoren, die bij blootstelling aan ultraviolet (UV) licht een oxidatiereactie veroorzaken die organisch materiaal kan vernietigen, zoals de spike-eiwitten die op de oppervlakken van coronavirussen worden aangetroffen. Deze coatings worden echter alleen geactiveerd wanneer ze worden blootgesteld aan UV-licht, dat niet aanwezig is in typische binnenomgevingen. In de meeste binnenomgevingen wordt de verlichting meestal 's nachts uitgeschakeld; dus antiviraal materiaal dat functioneert onder donkere omstandigheden is gewenst.

Om de coating zowel onder zichtbaar licht als onder donkere omstandigheden te laten werken, ontwikkelde het team een ​​composiet bestaande uit TiO₂ en Cu_x Oh nanoclusters. Cu_x O nanoclusters zijn samengesteld uit een oxide met een gemengd valentiegetal, waarin Cu(I)- en Cu(II)-soorten aanwezig zijn. De Cu(II)-soort in Cu_x O draagt ​​bij aan de door zichtbaar licht gestuurde fotokatalysereactie, terwijl de Cu(I)-soort een cruciale rol speelt bij het denatureren van viruseiwitten, waardoor ze onder donkere omstandigheden worden geïnactiveerd.

Door de Cu_x . te coaten O/TiO₂ poeder op een glas, toonde het team aan dat het zelfs de zeer virulente Delta-variant van SARS-CoV-2 kon inactiveren. Het team heeft ook de inactivatie van alfa-, bèta- en gamma-varianten door Cu_x bevestigd. O/TiO₂ naast de wildtype stam.

Het team heeft het antivirale mechanisme zorgvuldig onderzocht met behulp van natriumdodecylsulfaat-polyacrylamidegelelektroforese (SDS-PAGE), ELISA-assay en RT-qPCR-analyse. Deze analyses suggereren sterk dat de Cu(I)-soort in Cu_x O denaturaliseert spike-eiwitten en veroorzaakt ook RNA-fragmentatie van SARS-CoV-2, zelfs onder donkere omstandigheden. Bovendien veroorzaakt bestraling met wit licht de fotokatalytische oxidatie van de organische moleculen van SARS-CoV-2. Op basis van dit antivirale mechanisme is het huidige antivirale materiaal niet beperkt tot een specifieke variant van het virus en zal het effectief zijn om verschillende typen van een potentiële mutante stam te inactiveren.

Witlichtverlichting in de huidige studie wordt meestal gebruikt als een binnenverlichtingsapparaat. Dit kan de Cu_x O/TiO₂ fotokatalysator zeer effectief in het verminderen van het risico op COVID-19-infectie in binnenomgevingen, die gewoonlijk periodiek worden blootgesteld aan zowel licht als duisternis. + Verder verkennen

Het coaten van oppervlakken met een dunne laag koper heeft de potentie om het virus dat COVID-19 veroorzaakt sneller te doden