En fotokatalysator gjord med en kombination av titandioxid (TiO₂ ) och kopparoxid (Cu_x). O) nanokluster inaktiverar olika varianttyper av det nya coronaviruset SARS-CoV-2. I ett nyligen genomfört genombrott har forskare vid Nara Medical University, Kanagawa Institute of Industrial Science and Technology och Tokyo Institute of Technology utvecklat denna antivirala fotokatalysator, som har visat sig vara effektiv i både mörker och inomhusljus.

Det nya coronaviruset (SARS-CoV-2), ansvarigt för den pågående covid-19-pandemin, har påverkat miljontals människor världen över. Den huvudsakliga överföringsvägen för viruset är genom droppar som släpps ut i luften av infekterade människor. Dessutom finns dessa droppar på olika ytor också. Virusinfektioner förekommer främst i inomhusmiljöer där många människor samlas. Antivirala kemikalier, såsom alkohol och väteperoxid, används ofta för att dekontaminera ytor som regelbundet berörs. Dessa kemikalier gör i huvudsak viruset inaktivt genom att bryta ner dess proteiner. Dessa kemikalier är dock flyktiga till sin natur och avdunstar därför. Som ett resultat av detta måste desinfektionsprocessen utföras regelbundet.

Nu i en studie publicerad i Scientific Reports , ett forskarlag från Nara Medical University, Kanagawa Institute of Industrial Science and Technology och Tokyo Institute of Technology har utvecklat en solid-state photocatalyst som ett alternativt försvar mot viruset. Till skillnad från kemiska desinfektionsmedel finns beläggningar i fast tillstånd kvar under lång tid, och sedan virusutbrottet har de varit föremål för intensiv forskning runt om i världen. Antivirala beläggningar i fast tillstånd har fördelen av att vara giftfria, rikliga och kemiskt och termiskt stabila.

Många av dessa fasta beläggningar använder TiO₂ fotokatalysatorer, som när de utsätts för ultraviolett (UV) ljus orsakar en oxidationsreaktion som kan förstöra organiskt material som spikproteiner som finns på ytorna av coronavirus. Dessa beläggningar aktiveras dock endast när de utsätts för UV-ljus, som inte finns i typiska inomhusmiljöer. I de flesta inomhusmiljöer är belysningen vanligtvis avstängd på natten; därför önskas antiviralt material som fungerar under mörka förhållanden.

För att få beläggningen att fungera under såväl synligt ljus som mörka förhållanden utvecklade teamet en komposit bestående av TiO₂ och Cu_x O nanokluster. Cu_x O nanokluster är sammansatta av en blandad valensnummeroxid, i vilken Cu(I)- och Cu(II)-arter finns. Cu(II)-arten i Cu_x O bidrar till den synligt ljusdrivna fotokatalysreaktionen, medan Cu(I)-arterna spelar en avgörande roll för att denaturera virusproteiner och därigenom orsaka deras inaktivering under mörka förhållanden.

Genom att belägga Cu_x O/TiO₂ pulver på ett glas visade teamet att det kunde inaktivera även den mycket virulenta Delta-varianten av SARS-CoV-2. Teamet har också bekräftat inaktiveringen av alfa-, beta- och gamma-varianter av Cu_x O/TiO₂ förutom vildtypsstammen.

Teamet undersökte noggrant den antivirala mekanismen med hjälp av natriumdodecylsulfat-polyakrylamidgelelektrofores (SDS-PAGE), ELISA-analys och RT-qPCR-analys. Dessa analyser tyder starkt på att Cu(I)-arterna i Cu_x O denaturaliserar spikproteiner och orsakar även RNA-fragmentering av SARS-CoV-2, även under mörka förhållanden. Vidare orsakar bestrålning av vitt ljus den fotokatalytiska oxidationen av de organiska molekylerna av SARS-CoV-2. Baserat på denna antivirala mekanism är det aktuella antivirala materialet inte begränsat till en specifik variant av viruset och kommer att vara effektivt för att inaktivera olika typer av en potentiell mutantstam.

Belysning av vitt ljus i föreliggande studie används vanligtvis som en inomhusljusapparat. Detta kan göra Cu_x O/TiO₂ fotokatalysator mycket effektiv för att minska risken för covid-19-infektion i inomhusmiljöer, som vanligtvis utsätts för både ljus och mörker periodvis. + Utforska vidare

Att belägga ytor med ett tunt lager av koppar har potential att döda viruset som orsakar covid-19 snabbare