Un alumno y varios investigadores de la UCF han utilizado la nanotecnología para desarrollar el agente de limpieza, que protege contra siete virus hasta por siete días.
Los investigadores de la UCF han desarrollado un desinfectante a base de nanopartículas que puede matar continuamente los virus en una superficie durante un máximo de siete días, un descubrimiento que podría ser un arma poderosa contra COVID-19 y otros virus patógenos emergentes.
Los hallazgos, por un equipo multidisciplinario de los expertos en virus e ingeniería de la universidad y el líder de una empresa de tecnología de Orlando, se publicaron esta semana en ACS Nano, una revista de la American Chemical Society.
Christina Drake '07PhD, fundadora de Kismet Technologies, se inspiró para desarrollar el desinfectante después de hacer un viaje al supermercado en los primeros días de la pandemia. Allí vio a un trabajador rociando desinfectante en la manija de un refrigerador y luego limpiando el rocío de inmediato.
“Inicialmente pensé en desarrollar un desinfectante de acción rápida”, dice, “pero hablamos con los consumidores, como médicos y dentistas, para averiguar qué es lo que realmente querían de un desinfectante. Lo que más les importaba era algo duradero que continuara desinfectando áreas de alto contacto como manijas de puertas y pisos mucho después de la aplicación ”.
Drake se asoció con Sudipta Seal, un ingeniero de materiales de UCF y experto en nanociencia, y Griff Parks, un virólogo de la Facultad de Medicina que también es decano asociado de investigación y director de la Escuela de Ciencias Biomédicas Burnett. Con fondos de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., Kismet Tech y Florida High Tech Corridor, los investigadores crearon un desinfectante diseñado con nanopartículas.
Su ingrediente activo es una nanoestructura diseñada llamada óxido de cerio, que es conocida por sus propiedades antioxidantes regenerativas. Las nanopartículas de óxido de cerio se modifican con pequeñas cantidades de plata para hacerlas más potentes contra los patógenos.
"Funciona tanto química como mecánicamente", dice Seal, que ha sido estudiando nanotecnología desde hace más de 20 años. “Las nanopartículas emiten electrones que oxidan el virus, dejándolo inactivo. Mecánicamente, también se adhieren al virus y rompen la superficie, casi como si estallara un globo ”.
La mayoría de las toallitas o aerosoles desinfectantes desinfectarán una superficie dentro de los tres a seis minutos posteriores a la aplicación, pero no tienen efectos residuales. Esto significa que las superficies deben limpiarse repetidamente para mantenerse limpias de varios virus, como el COVID-19. La formulación de nanopartículas mantiene su capacidad para inactivar microbios y continúa desinfectando una superficie hasta siete días después de una sola aplicación.
“El desinfectante ha mostrado una tremenda actividad antiviral contra siete virus diferentes”, dice Parks, cuyo laboratorio fue responsable de probar la formulación contra “un diccionario” de virus. “No solo mostró propiedades antivirales contra el coronavirus y el rinovirus, sino que también demostró ser eficaz contra una amplia gama de otros virus con diferentes estructuras y complejidades. Tenemos la esperanza de que con esta asombrosa gama de capacidad de matar, este desinfectante también sea una herramienta muy eficaz contra otros nuevos virus emergentes. "
Los científicos confían en que la solución tendrá un impacto importante en los entornos de atención médica en particular, reduciendo la tasa de infecciones adquiridas en el hospital, como Staphylococcus Aureus resistente a la meticilina (MRSA), Pseudomonas aeruginosa y Clostridium difficile, que afectan a más de uno de cada 30 pacientes ingresados en hospitales de EE. UU.
Y a diferencia de muchos desinfectantes comerciales, la formulación no contiene productos químicos nocivos, lo que indica que será seguro de usar en cualquier superficie. Las pruebas reglamentarias para la irritación en las células de la piel y los ojos, como lo requiere la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU., No mostraron efectos dañinos.
“Muchos desinfectantes domésticos disponibles en la actualidad contienen sustancias químicas que pueden ser dañinas para el cuerpo si se exponen repetidamente”, dice Drake. "Nuestro producto basado en nanopartículas tendrá una alta calificación de seguridad y jugará un papel importante en la reducción de la exposición química general de los seres humanos".
Se necesita más investigación antes de que el producto pueda salir al mercado, por lo que la siguiente fase del estudio analizará cómo se comporta el desinfectante fuera del laboratorio en aplicaciones del mundo real. Ese trabajo analizará cómo el desinfectante se ve afectado por factores externos como la temperatura o la luz solar. El equipo está en conversaciones con una red de hospitales locales para probar el producto en sus instalaciones.
“También estamos explorando el desarrollo de un semipermanente película para ver si podemos recubrir y sellar el piso de un hospital o las manijas de las puertas, áreas donde necesita desinfectarse e incluso con contacto agresivo y persistente”, dice Drake.
Referencia: "El óxido de cerio a nanoescala mediado por metales inactiva el coronavirus humano y el rinovirus por alteración de la superficie" por Craig J. Neal, Candace R. Fox, Tamil Selvan Sakthivel, Udit Kumar, Yifei Fu, Christina Drake, Griffith D. Parks y Sudipta Seal, 26 de agosto de 2021, ACS Nano.
DOI: 10.1021 / acsnano.1c04142
Seal se unió al Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la UCF, que forma parte de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Computación de la UCF, en 1997. Tiene una cita en la Facultad de Medicina y es miembro del Grupo Biionix de la UCF, que se centra en el avance de la tecnología médica para prótesis. Es el ex director del Centro de Tecnología de Nanociencia y el Centro de Análisis de Procesamiento de Materiales Avanzados de UCF. Recibió su doctorado en ingeniería de materiales con especialización en bioquímica de la Universidad de Wisconsin y fue becario postdoctoral en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley de la Universidad de California Berkeley.
Parks llegó a UCF en 2014 después de 20 años en la Escuela de Medicina de Wake Forest, donde fue profesor y presidente del Departamento de Microbiología e Inmunología. Obtuvo su doctorado en bioquímica en la Universidad de Wisconsin y fue miembro de la Sociedad Estadounidense del Cáncer en Universidad del Noroeste.
El estudio fue coautor de los investigadores postdoctorales Candace Fox de la Facultad de Medicina y Craig Neal de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Computación. Los estudiantes de posgrado Tamil Sakthivel, Udit Kumar y Yifei Fu de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Computación también fueron coautores.
