Forskare vid University of Central Florida har utvecklat ett nanopartikelbaserat desinfektionsmedel som kontinuerligt kan döda virus på ytan i upp till 7 dagar - en upptäckt som kan bli ett kraftfullt vapen mot COVID-19 och andra framväxande patogena virus.
Forskningen publicerades denna vecka i tidskriften ACS Nano från American Chemical Society av ett multidisciplinärt team av virus- och ingenjörsexperter från universitetet och chefen för ett teknikföretag i Orlando.
I de första dagarna av pandemin blev Christina Drake, en UCF-alumn och grundare av Kismet Technologies, inspirerad efter en resa till mataffären för att utveckla desinfektionsmedel. Där såg hon en arbetare spraya desinfektionsmedel på kylskåpets handtag och torkade sedan omedelbart av sprayen.
"Inledningsvis var min idé att utveckla ett snabbverkande desinfektionsmedel", sa hon, "men vi pratade med konsumenter – som läkare och tandläkare – för att ta reda på vilket desinfektionsmedel de verkligen ville ha. För dem Det viktigaste är vad som är varaktigt. Det kommer att fortsätta att desinficera ytor med hög kontakt som dörrhandtag och golv under lång tid efter applicering.”
Drake samarbetade med Dr Sudipta Seal, en UCF-materialingenjör och nanovetenskapsexpert, och Dr Griff Parks, en virolog, forskningsassistent dekanus vid School of Medicine och dekanus för Burnett School of Biomedical Sciences. Med finansiering från National Science Foundation, Kismet Tech och Florida High-Tech Corridor skapade forskare ett nanopartikelkonstruerat desinfektionsmedel.
Dess aktiva ingrediens är en konstruerad nanostruktur som kallas ceriumoxid, känd för sina regenerativa antioxidantegenskaper. Ceriumoxidnanopartiklar modifieras med en liten mängd silver för att göra dem mer effektiva mot patogener.
"Det fungerar i både kemi och maskiner," förklarar Seal, som har studerat nanoteknik i mer än 20 år. "Nanopartiklar avger elektroner för att oxidera viruset och göra det inaktivt. Mekaniskt fäster de sig också vid viruset och spränger ytan som en sprängballong."
De flesta desinficerande våtservetter eller sprayer kommer att desinficera ytan inom tre till sex minuter efter användning, men det finns ingen kvarvarande effekt. Detta innebär att ytan måste torkas av upprepade gånger för att hålla den ren för att undvika infektion med flera virus såsom COVID-19. Nanopartikelformuleringen bibehåller sin förmåga att inaktivera mikroorganismer och fortsätter att desinficera ytan i upp till 7 dagar efter en enda applicering.
"Desinfektionsmedel visar stor antiviral aktivitet mot sju olika virus," förklarade Parks, och hans laboratorium ansvarar för att testa formelns motståndskraft mot virusets "ordbok". "Det visade inte bara antivirala egenskaper mot coronavirus och rhinovirus, utan visade sig också vara effektivt mot olika andra virus med olika strukturer och komplexitet. Vi hoppas att med denna fantastiska förmåga att döda kommer detta desinfektionsmedel också att bli ett mycket effektivt verktyg mot andra framväxande virus.”
Forskare tror att denna lösning kommer att ha en betydande inverkan på sjukvårdsmiljön, särskilt genom att minska förekomsten av sjukhusförvärvade infektioner-såsom meticillinresistenta Staphylococcus aureus (MRSA), Pseudomonas aeruginosa och Clostridium difficile -Dessa kommer att orsaka infektioner som påverkar mer än en tredjedel av patienterna lades in på amerikanska sjukhus.
Till skillnad från många kommersiella desinfektionsmedel innehåller denna formel inga skadliga kemikalier, vilket visar att den är säker att använda på vilken yta som helst. Enligt kraven från US Environmental Protection Agency har regulatoriska tester på hud- och ögoncellsirritation inte visat några skadliga effekter.
"Många av de hushållsdesinfektionsmedel som för närvarande finns tillgängliga innehåller kemikalier som är skadliga för kroppen efter upprepad exponering," sa Drake. "Våra nanopartikelbaserade produkter kommer att ha en hög säkerhetsnivå, vilket kommer att spela en viktig roll för att minska den totala mänskliga exponeringen för kemikalier."
Mer forskning behövs innan produkter kommer ut på marknaden, varför nästa forskningsfas kommer att fokusera på desinfektionsmedels prestanda i praktiska tillämpningar utanför laboratoriet. Detta arbete kommer att studera hur desinfektionsmedel påverkas av yttre faktorer som temperatur eller solljus. Teamet för samtal med det lokala sjukhusnätverket för att testa produkten i sina lokaler.
Drake tillade: "Vi undersöker också utvecklingen av en semipermanent film för att se om vi kan täcka och täta sjukhusgolv eller dörrhandtag, områden som behöver desinficeras eller till och med områden som är aktivt och kontinuerligt i kontakt."
Seal började på UCF:s institution för materialvetenskap och teknik 1997, som är en del av UCF School of Engineering and Computer Science. Han tjänstgör på läkarskolan och är medlem i UCF-protesgruppen Biionix. Han är tidigare chef för UCF Nano Science and Technology Center och Advanced Materials Processing and Analysis Center. Han tog en doktorsexamen i materialteknik från University of Wisconsin, med en biämne i biokemi, och är en postdoktor vid Lawrence Berkeley National Laboratory vid University of California, Berkeley.
Efter att ha arbetat på Wake Forest School of Medicine i 20 år kom Parkes till UCF 2014, där han fungerade som professor och chef för institutionen för mikrobiologi och immunologi. Han fick en Ph.D. i biokemi från University of Wisconsin och är forskare vid American Cancer Society vid Northwestern University.
Forskningen var medförfattare av Candace Fox, en postdoktor från UCF School of Medicine, Craig Neal från UCF School of Engineering and Computer Science, och doktoranderna Tamil Sakthivel, Udit Kumar och Yifei Fu från UCF School of Engineering and Computer Science .
Material tillhandahålls av University of Central Florida. Originalverket är av Christine Senior. Obs: Innehållet kan redigeras enligt stil och längd.
Få de senaste vetenskapsnyheterna genom ScienceDailys kostnadsfria e-nyhetsbrev, som uppdateras dagligen och varje vecka. Eller kolla det uppdaterade nyhetsflödet varje timme i din RSS-läsare:
Berätta för oss vad du tycker om ScienceDaily - vi välkomnar både positiva och negativa kommentarer. Finns det några problem med att använda denna webbplats? problem?
Posttid: 2021-09-10