Kamenec a několik výzkumníků z UCF použili nanotechnologii k vývoji čisticího prostředku, který chrání před sedmi viry po dobu až sedmi dnů.
Výzkumníci UCF vyvinuli dezinfekční prostředek na bázi nanočástic, který dokáže nepřetržitě zabíjet viry na povrchu po dobu až sedmi dnů – objev, který by mohl být silnou zbraní proti Covid 19 a další nově se objevující patogenní viry.
Zjištění, podle multidisciplinární tým univerzitních virových a inženýrských expertů a vedoucího technologické firmy v Orlandu, byly zveřejněny tento týden v ACS Nano, časopis Americké chemické společnosti.
Christina Drake '07PhD, zakladatelka Kismet Technologies, byla inspirována k vývoji dezinfekčního prostředku poté, co podnikla výlet do obchodu s potravinami v prvních dnech pandemie. Tam spatřila pracovníka, který stříkal dezinfekční prostředek na rukojeť ledničky, a pak sprej okamžitě setřel.
„Původně mě napadlo vyvinout rychle působící dezinfekční prostředek,“ říká, „ale mluvili jsme se spotřebiteli, jako jsou lékaři a zubaři, abychom zjistili, co vlastně od dezinfekčního prostředku chtějí. Na čem jim nejvíce záleželo, bylo něco dlouhodobého, co by pokračovalo v dezinfekci oblastí s vysokým dotykem, jako jsou kliky dveří a podlahy, dlouho po aplikaci.
Drake spolupracoval se Sudiptou Seal, materiálovým inženýrem UCF a expertem na nanovědy, a Griffem Parksem, virologem z College of Medicine, který je také proděkanem výzkumu a ředitelem Burnett School of Biomedical Sciences. S financováním od americké National Science Foundation, Kismet Tech a Florida High Tech Corridor vytvořili vědci dezinfekční prostředek vytvořený nanočásticemi.
Jeho aktivní složkou je umělá nanostruktura zvaná oxid ceru, který je známý pro své regenerační antioxidační vlastnosti. Nanočástice oxidu ceru jsou modifikovány malým množstvím stříbra, aby byly účinnější proti patogenům.
"Funguje to chemicky i mechanicky," říká Seal, který byl studovat nanotechnologie více než 20 let. "Nanočástice emitují elektrony, které oxidují virus a činí jej neaktivním." Mechanicky se také přichytí k viru a protrhnou povrch, skoro jako když praskne balón.
Většina dezinfekčních ubrousků nebo sprejů dezinfikuje povrch během tří až šesti minut po aplikaci, ale nemají žádné zbytkové účinky. To znamená, že povrchy je třeba opakovaně otřít, aby zůstaly čisté od řady virů, jako je COVID-19. Složení nanočástic si zachovává svou schopnost inaktivovat mikroby a pokračuje v dezinfekci povrchu po dobu až sedmi dnů po jediné aplikaci.
"Dezinfekce prokázala obrovskou antivirovou aktivitu proti sedmi různým virům," říká Parks, jejíž laboratoř byla zodpovědná za testování formulace proti "slovníku" virů. „Nejen, že prokázal antivirové vlastnosti vůči koronavirům a rhinoviru, ale také se ukázal jako účinný proti široké škále dalších virů s různou strukturou a složitostí. Doufáme, že s tímto úžasným rozsahem schopnosti zabíjení bude tento dezinfekční prostředek také vysoce účinným nástrojem proti dalším nově se objevujícím virům. “
Vědci jsou přesvědčeni, že toto řešení bude mít velký dopad zejména na zdravotnická zařízení, protože sníží četnost nemocničních infekcí, jako je Methicilin-rezistentní Staphylococcus Aureus (MRSA), Pseudomonas aeruginosa a Clostridium difficile – které postihují více než jednoho z 30. pacientů přijatých do amerických nemocnic.
A na rozdíl od mnoha komerčních dezinfekčních prostředků neobsahuje složení žádné škodlivé chemikálie, což znamená, že jej lze bezpečně používat na jakémkoli povrchu. Regulační testy na dráždivost na kožních a očních buňkách, jak vyžaduje americká agentura pro ochranu životního prostředí, neprokázaly žádné škodlivé účinky.
"Mnoho domácích dezinfekčních prostředků, které jsou v současné době k dispozici, obsahuje chemikálie, které mohou být pro tělo škodlivé při opakované expozici," říká Drake. "Náš produkt na bázi nanočástic bude mít vysoké hodnocení bezpečnosti a bude hrát hlavní roli při snižování celkové chemické expozice pro člověka."
Než bude možné výrobek uvést na trh, je potřeba provést další výzkum, a proto se další fáze studie zaměří na to, jak si dezinfekční prostředek vede mimo laboratoř v reálných aplikacích. Tato práce se bude zabývat tím, jak je dezinfekční prostředek ovlivněn vnějšími faktory, jako je teplota nebo sluneční záření. Tým jedná s místní nemocniční sítí o testování produktu ve svých zařízeních.
„Zkoumáme také vývoj semi-permanentky film abychom zjistili, zda můžeme natřít a utěsnit nemocniční podlahu nebo kliky dveří, oblasti, kde je potřeba věci dezinfikovat, a to i s agresivním a trvalým kontaktem,“ říká Drake.
Reference: „Metal-Mediated Nanoscale Cerium Oxide inactivates Human Coronavirus and Rhinovirus by Surface Disruption“ od Craig J. Neal, Candace R. Fox, Tamil Selvan Sakthivel, Udit Kumar, Yifei Fu, Christina Drake, Griffith D. Parks a Sudipta Seal, 26. srpna 2021, ACS Nano.
DOI: 10.1021 / acsnano.1c04142
Seal nastoupil na UCF's Department of Materials Science and Engineering, která je součástí UCF's College of Engineering and Computer Science, v roce 1997. Má jmenování na College of Medicine a je členem UCF's Biionix Cluster, který se zaměřuje na pokrok v lékařské technologii pro protéza. Je bývalým ředitelem Centra nanovědeckých technologií UCF a Centra pro analýzu pokročilého zpracování materiálů. Získal doktorát z materiálového inženýrství s vedlejší specializací biochemie na University of Wisconsin a byl postdoktorandem v Lawrence Berkeley National Laboratory na University of California Berkeley.
Parks přišel do UCF v roce 2014 po 20 letech na Wake Forest School of Medicine, kde byl profesorem a předsedou Ústavu mikrobiologie a imunologie. Získal doktorát z biochemie na University of Wisconsin a byl členem American Cancer Society Fellow na Northwestern University.
Na studii se podíleli postdoktorandští výzkumníci Candace Fox z College of Medicine a Craig Neal z College of Engineering and Computer Science. Spoluautoři byli také postgraduální studenti Tamil Sakthivel, Udit Kumar a Yifei Fu z College of Engineering and Computer Science.
