En gammal metall som används för sina mikrobiella egenskaper är grunden för en materialbaserad lösning för desinfektion. Ett team av forskare från Ames National Laboratory, Iowa State University och University i Buffalo utvecklade en antimikrobiell spray som avsätter ett lager av kopparnanotrådar på ytor med hög beröring i offentliga utrymmen. Sprayen innehåller koppar nanotrådar (CuNWs) eller koppar-zink nanotrådar (CuZnNWs) och kan bilda en antimikrobiell beläggning på en mängd olika ytor. Denna forskning initierades av covid-19-pandemin, men resultaten har bredare tillämpningar.

Människor har utnyttjat koppars antimikrobiella egenskaper sedan 2400 f.Kr. att behandla och förebygga infektioner och sjukdomar. Det har visat sig vara effektivt för att inaktivera virus, bakterier, svampar och jästsvampar när de är i direkt kontakt med metallen. Enligt Jun Cui, en forskare vid Ames Lab och en av de ledande forskarna i projektet, "kan kopparjon penetrera membranet av ett virus och sedan föra in sig själv i RNA-kedjan, och helt förhindra viruset från att duplicera sig självt."

Mitt i pandemin, "DOE frågade forskarna, vad kan ni göra för att hjälpa till att mildra denna COVID-situation?" sa Cui. Ames Lab är känt för sitt arbete inom materialvetenskap, inte ett område som ofta korsar sjukdomsforskning. Cuis team kom dock på idén att använda koppars antimikrobiella egenskaper för att minska spridningen av covid.

Cui förklarade att deras idé kom från ett separat projekt de arbetade med, vilket är ett kopparbläck designat för att skriva ut kopparnanotrådar som används i flexibla elektroniska enheter. "Så tanken är att det här är bläck, och jag kan späda ut det med vatten eller till och med etanol och sedan bara spraya det. Oavsett yta sprejar jag det en gång och belägger det med ett mycket lätt lager av en kopparnanowire," han sa.

Först måste ytan rengöras och desinficeras, sedan kan den omformulerade kopparfärgslösningen appliceras. Den idealiska beläggningen bör vara tillräckligt tunn för att vara transparent. Bläcket kan spädas ut med vatten eller alkohol för att göra det sprutbart och det fungerar på ytor av plast, glas och rostfritt stål.

Teamet testade två typer av kopparbläck, CuNW och CuZnNW. Jämfört med en vanlig kopparskiva var båda bläcken lika effektiva för att inaktivera viruset. Det tog dock 40 minuter för kopparskivan att inaktivera viruset, medan det bara tog kopparbläcken 20 minuter. Nanotrådarna fungerade snabbare på grund av deras större yta.

I en jämförelse mellan de två bläckbeläggningarna inaktiverade CuNW viruset snabbare än CuZnNW under de första 10 minuterna. CuZnNW hade dock en mer stabil och hållbar frisättning av kopparjoner, jämfört med CuNW, vilket gör beläggningen effektiv under en längre tid. I slutändan drog teamet slutsatsen att CuZnNW var det bästa alternativet för en sprutbar kopparnanotrådsbeläggning för antimikrobiella ändamål.

Cui sa att detta arbete var viktigt, inte bara på grund av pandemin, men eftersom dessa nanotrådar kan skydda mot många olika mikrober, "finns det chansen att vi kan ha en bestående inverkan på det mänskliga samhället."

Denna forskning diskuteras vidare i artikeln "Sprayable copper and copper-zinc nanotwires inks for antiviral ytbeläggning," av C. Pan, K.S. Phadke, Z. Li, G. Ouyang, T.-h. Kim, L. Zhou, J. Slaughter, B. Bellaire, S. Ren och J. Cui och publicerade i RSC Advances . + Utforska vidare

Bärbar antimikrobiell kopparnanomesh fastnar på mänsklig hud och dödar mikrober nästan omedelbart