Badanie wskazuje, że samosterylizujące się powierzchnie polimerowe mogą dezaktywować SARS-CoV-2

Powierzchnie zawierające kopolimery o masie anionowej mogą w ciągu kilku minut dezaktywować różne wirusy, powodując bardzo zakwaszenie powierzchni styku polimer-drobnoustrój. Takie powierzchnie mogą stale dezynfekować powierzchnie bez konieczności ponownego użycia środka dezynfekującego.

Koronawirus zespołu ostrej ostrej niewydolności oddechowej 2 (SARS-CoV-2), który powoduje pandemię 2019 (COVID-19), jest przenoszony głównie przez cząsteczki unoszące się w powietrzu. Jednak badania wykazały, że wirus może pozostawać aktywny przez kilka dni na różnych powierzchniach. Dotykanie tych skażonych powierzchni, a następnie dotykanie twarzy może również spowodować infekcję.

Wiele metod dezynfekcji i sterylizacji jest zatwierdzonych na całym świecie, w tym metody chemiczne i radiologiczne. Wadą tych metod jest ich ciągłe stosowanie i niemożność zapobiegania ponownemu skażeniu. Częste stosowanie środków dezynfekujących zawierających substancje chemiczne, takie jak czwartorzędowe związki amoniowe, może również mieć szkodliwy wpływ na środowisko.

Inną strategią jest opracowanie samosterylizujących się materiałów, które mogą stale dezynfekować powierzchnię. Materiały te na ogół obejmują metale lub tlenki metali. Polimery kationowe to inny rodzaj materiałów stosowanych na powierzchnie antybakteryjne. Inne rodzaje polimerów, które były stosowane, to fotopolimery, które mogą zabijać różne drobnoustroje i pozostają aktywne przez długi czas.

Niedawno badacze donieśli o nowym typie materiału dezynfekcyjnego na bazie polimerów anionowych. Polimery te są naładowane ujemnie i mają grupy kwasu siarkowego na swoich szkieletach i wykazano, że zabijają kilka rodzajów bakterii i wirusów. Substancja działa poprzez spowodowanie gwałtownego spadku pH, przez co obszar na powierzchni patogenu jest silnie zakwaszony.

W nowym badaniu naukowcy badają, w jaki sposób te substancje dezaktywują koronawirusy w funkcji czasu. Zgłosili swoje wyniki w zaawansowana nauka.

Test inaktywacji wirusów w czasie

Autorzy zastosowali trzy rodzaje anionowych polimerów blokowych na bazie polistyrenu, które zawierają bloki różnych typów polimerów. Jednym z nich jest dostępny w handlu polimer o nazwie BIAXAM^TM (nazywane tutaj TESET), pozostałe dwa to sulfonowane polimery zwane TST i SEBS. Polimery miały różne poziomy sulfonowania.

Odkryli całkowitą inaktywację SARS-CoV-2 na jednym typie TESET w ciągu pięciu minut, a mechanizm uważa się za ekstremalną kwasowość powodowaną przez grupy kwasu siarkowego. Kształt polimeru w nanoskali zmienia się w kontakcie z wodą. Grupy siarki są odsłonięte na powierzchni, co powoduje spadek pH.

Zespół zaobserwował również zachowanie podobne do innego koronawirusa, HCoV-229E, na powierzchniach TESET. Większy stopień sulfonowania jest bardziej skuteczny w inaktywacji wirusa w porównaniu z polimerem, który ma mniej grup siarkowych. Tutaj, w przypadku polimeru o niskiej zawartości siarki, nie zaobserwowali żadnej dezaktywacji nawet po 30 minutach, co wskazuje na minimalną ilość siarczanu wymaganą do działania wirusobójczego.

Podczas gdy polimery TESET są termoplastycznymi elastomerami, polimery TST są stosunkowo kruchymi tworzywami sztucznymi. Polimer ten również inaktywował HCoV-229E w około 20 minut, ponownie będąc zdolnym do siarczanowania tej ilości. Wyniki te wskazują, że ten rodzaj polimeru może również dezaktywować inne wirusy.

Przydatne podejście

Autorzy przetestowali również aktywność przeciwwirusową polimerów TESET w różnych temperaturach. Odkryli, że HCoV-229E był inaktywowany szybciej w krótszym czasie wraz ze wzrostem temperatury. Jednak przy testowaniu przez dłuższy czas wirus był inaktywowany szybciej w niższej temperaturze (20 min w 4 °C i 25 °C) niż w wyższej temperaturze (30 min w 37 °C). Może to wynikać ze zwiększonego pH w wyższych temperaturach, ponieważ kationy w centrum wirusa są bardziej ruchliwe i neutralizują kwas siarkowy.

Tak więc te anionowe polimery mogą w sposób ciągły dezaktywować wirusy, dopóki grupy kwasu siarkowego nie zostaną zneutralizowane. Można je następnie naładować, zanurzając na krótki czas w rozcieńczonych kwasach. Ponieważ inaktywacja zależy od pH powierzchni substancji, pomiar pH powierzchni może działać jako wskaźnik zdolności inaktywacji tych substancji.

Możliwe, że inne polimery anionowe mogą również inaktywować wirusy. Nafion to kolejny materiał stosowany głównie w ogniwach paliwowych. Kiedy autorzy przetestowali ten materiał pod kątem inaktywacji wirusów, stwierdzili, że inaktywacja wirusa jest podobna do TESET i TST.

Jedną z zalet podejścia do dezynfekcji z użyciem tego typu polimeru jest to, że ponieważ nie jest on ukierunkowany na określone gatunki chemiczne patogenów, jest mało prawdopodobne, aby istniało jakiekolwiek ryzyko rozwoju oporności mikrobiologicznej. To podejście byłoby również odpowiednie dla drobnoustrojów, które tworzą ochronne zarodniki lub synergistycznie atakują wiele patogenów, które mogą być obecne na powierzchniach. Polimery nie są szkodliwe dla środowiska i można je poddać recyklingowi.