Ein UCF-Alaun und mehrere Forscher nutzten Nanotechnologie, um dieses Reinigungsmittel zu entwickeln, das sieben Viren bis zu sieben Tage lang widerstehen kann.
UCF-Forscher haben ein Desinfektionsmittel auf Nanopartikelbasis entwickelt, das Viren auf der Oberfläche bis zu 7 Tage lang kontinuierlich abtöten kann – eine Entdeckung, die zu einer wirksamen Waffe gegen COVID-19 und andere aufkommende pathogene Viren werden könnte.
Die Forschung wurde diese Woche in der Zeitschrift ACS Nano der American Chemical Society von einem multidisziplinären Team aus Viren- und Ingenieursexperten der Universität und dem Chef eines Technologieunternehmens in Orlando veröffentlicht.
Christina Drake '07PhD, die Gründerin von Kismet Technologies, hat sich zu Beginn der Pandemie von einem Besuch im Lebensmittelgeschäft inspirieren lassen und ein Desinfektionsmittel entwickelt. Dort sah sie, wie eine Arbeiterin Desinfektionsmittel auf den Kühlschrankgriff sprühte und das Spray dann sofort abwischte.
Dr. Greif Parks, Virologe an der School of Medicine, hat das Desinfektionsmittel in Zusammenarbeit mit Ingenieuren und Unternehmern entwickelt. Bildquelle: University of Central Florida
„Anfangs war meine Idee, ein schnell wirkendes Desinfektionsmittel zu entwickeln“, sagte sie, „aber wir haben mit Verbrauchern wie Ärzten und Zahnärzten gesprochen, um zu verstehen, welches Desinfektionsmittel sie wirklich wollen. Das Wichtigste für sie ist, dass es eine langlebige Sache ist, es wird nach der Anwendung noch lange Zeit mit hohem Kontakt wie Türklinken und dem Boden desinfizieren.“
Drake arbeitete mit Sudipta Seal, einem UCF-Materialingenieur und Nanowissenschaftsexperten, und Griff Parks, einem Virologen, wissenschaftlichen Dekan der School of Medicine und Dekan der Burnett School of Biomedical Sciences, zusammen. Mit Mitteln der National Science Foundation, Kismet Tech und des Florida High-Tech Corridor haben Forscher ein auf Nanopartikeln basierendes Desinfektionsmittel entwickelt.
Sein Wirkstoff ist eine technisch hergestellte Nanostruktur namens Ceroxid, die für ihre regenerativen antioxidativen Eigenschaften bekannt ist. Ceroxid-Nanopartikel werden mit einer kleinen Menge Silber modifiziert, um sie wirksamer gegen Krankheitserreger zu machen.
Sudipta Seal ist ein UCF-Materialingenieur und Experte für Nanowissenschaften, der seit 20 Jahren Nanotechnologie studiert. Bildquelle: University of Central Florida
„Das funktioniert sowohl in der Chemie als auch in der Mechanik“, sagt Seal, der seit mehr als 20 Jahren Nanotechnologie studiert. „Nanopartikel emittieren Elektronen, um das Virus zu oxidieren und es inaktiv zu machen. Mechanisch heften sie sich auch an das Virus und reißen die Oberfläche auf, als würden sie einen Ballon platzen lassen.“
Die meisten Desinfektionstücher oder -sprays desinfizieren die Oberfläche innerhalb von drei bis sechs Minuten nach der Verwendung, aber es gibt keine Restwirkung. Dies bedeutet, dass die Oberfläche wiederholt abgewischt werden muss, um sie sauber zu halten, um eine Infektion mit mehreren Viren wie COVID-19 zu vermeiden. Die Nanopartikel-Formulierung behält ihre Fähigkeit, Mikroorganismen zu inaktivieren und die Oberfläche nach einer einzigen Anwendung bis zu 7 Tage lang zu desinfizieren.
"Dieses Desinfektionsmittel zeigt eine große antivirale Aktivität gegen sieben verschiedene Viren", sagte Parks, dessen Labor für die Prüfung der Resistenz der Formel gegen das Virus-"Wörterbuch" verantwortlich ist. „Es zeigt nicht nur antivirale Eigenschaften gegen Coronaviren und Rhinoviren, sondern beweist auch, dass es gegen eine Vielzahl anderer Viren mit unterschiedlicher Struktur und Komplexität wirksam ist. Wir hoffen, dass dieses Desinfektionsmittel mit dieser erstaunlichen Fähigkeit zum Abtöten auch ein wirksames Mittel gegen andere aufkommende Viren wird.“
Wissenschaftler glauben, dass diese Lösung erhebliche Auswirkungen auf das Gesundheitsumfeld haben wird, insbesondere die Inzidenz von im Krankenhaus erworbenen Infektionen wie Methicillin-resistentem Staphylococcus aureus (MRSA), Pseudomonas aeruginosa und Clostridium difficile zu reduzieren—— Sie betreffen mehr als einen von 30 Patienten, die in amerikanische Krankenhäuser eingeliefert wurden.
Im Gegensatz zu vielen handelsüblichen Desinfektionsmitteln enthält diese Formel keine schädlichen Chemikalien, was zeigt, dass sie auf jeder Oberfläche sicher verwendet werden kann. Gemäß den Anforderungen der US-Umweltschutzbehörde haben behördliche Tests zur Reizung von Haut- und Augenzellen keine schädlichen Wirkungen gezeigt.
„Viele der derzeit erhältlichen Haushaltsdesinfektionsmittel enthalten Chemikalien, die nach wiederholter Exposition für den Körper schädlich sind“, sagte Drake. „Unsere Produkte auf Nanopartikelbasis werden ein hohes Maß an Sicherheit aufweisen, was eine wichtige Rolle bei der Reduzierung der Chemikalienexposition des Menschen insgesamt spielen wird.“
Bevor Produkte auf den Markt kommen, besteht weiterer Forschungsbedarf, weshalb sich die nächste Forschungsphase auf die Leistungsfähigkeit von Desinfektionsmitteln in praktischen Anwendungen außerhalb des Labors konzentriert. In dieser Arbeit wird untersucht, wie Desinfektionsmittel durch äußere Faktoren wie Temperatur oder Sonneneinstrahlung beeinflusst werden. Das Team ist in Gesprächen mit dem lokalen Krankenhausnetzwerk, um das Produkt in ihren Einrichtungen zu testen.
„Wir untersuchen auch die Entwicklung einer semipermanenten Folie, um zu sehen, ob wir Krankenhausböden oder Türgriffe, Bereiche, die desinfiziert werden müssen oder sogar Bereiche mit aktivem und kontinuierlichem Kontakt abdecken und versiegeln können“, sagte Drake.
Referenz: „Metallvermitteltes nanoskaliges Ceroxid inaktiviert humanes Coronavirus und Rhinovirus durch Oberflächenzerstörung“, Autoren: Craig J. Neal, Candace R. Fox, Tamil Selvan Sakthivel, Udit Kumar, Yifei Fu, Christina Drake, Griffith D. Parks und Sudipta Seal, 26. August 2021, ACS Nano.DOI: 10.1021/acsnano.1c04142
Seal trat 1997 dem Department of Materials Science and Engineering der UCF bei, das Teil der UCF School of Engineering and Computer Science ist. Prothesen. Er ist der ehemalige Direktor des UCF Nano Science and Technology Center und des Advanced Materials Processing and Analysis Center. Er promovierte in Werkstofftechnik an der University of Wisconsin mit Nebenfach Biochemie und ist Postdoktorand am Lawrence Berkeley National Laboratory der University of California, Berkeley.
Nachdem er 20 Jahre an der Wake Forest School of Medicine gearbeitet hatte, kam Parkes 2014 zur UCF, wo er als Professor und Leiter der Abteilung für Mikrobiologie und Immunologie tätig war. Er erhielt einen Ph.D. in Biochemie von der University of Wisconsin und ist Forscher der American Cancer Society an der Northwestern University.
Die Studie wurde gemeinsam von Candace Fox, einer Postdoktorandin an der School of Medicine, und Craig Neal von der School of Engineering and Computer Science verfasst. Tamil Sakthivel, Udit Kumar und Yifei Fu, Absolventen der School of Engineering and Computer Science, sind ebenfalls Co-Autoren.
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Postzeit: 10.09.2021