Forscher der University of Central Florida 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 neu auftretende 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.
In den frühen Tagen der Pandemie ließ sich Christina Drake, eine UCF-Alumnus und Gründerin von Kismet Technologies, nach einem Besuch im Lebensmittelgeschäft dazu inspirieren, Desinfektionsmittel zu entwickeln. Dort sah sie, wie eine Arbeiterin Desinfektionsmittel auf den Kühlschrankgriff sprühte und das Spray dann sofort abwischte.
„Anfangs war meine Idee, ein schnell wirkendes Desinfektionsmittel zu entwickeln“, sagt sie, „aber wir haben mit Verbrauchern wie Ärzten und Zahnärzten gesprochen, um herauszufinden, welches Desinfektionsmittel sie wirklich wollen. Für sie Das Wichtigste ist das Bleibende. Es wird noch lange nach der Anwendung Bereiche mit hohem Kontakt wie Türklinken und Böden desinfizieren.“
Drake arbeitete mit Dr. Sudipta Seal, einem UCF-Materialingenieur und Nanowissenschaftsexperten, und Dr. 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 entwickelten die Forscher ein auf Nanopartikeln basierendes Desinfektionsmittel.
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.
„Das funktioniert sowohl in der Chemie als auch im Maschinenbau“, erklärt 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 zerreißen die Oberfläche wie ein Sprengballon.“
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.
„Desinfektionsmittel zeigen eine große antivirale Aktivität gegen sieben verschiedene Viren“, erklärte Parks, und sein Labor ist dafür verantwortlich, die Resistenz der Formel gegen das Virus-„Wörterbuch“ zu testen. „Es zeigte nicht nur antivirale Eigenschaften gegen Coronaviren und Rhinoviren, sondern erwies sich auch als wirksam gegen verschiedene andere Viren mit unterschiedlicher Struktur und Komplexität. Wir hoffen, dass dieses Desinfektionsmittel mit dieser erstaunlichen Tötungsfähigkeit auch ein hochwirksames Mittel gegen andere neu auftretende Viren wird.“
Wissenschaftler glauben, dass diese Lösung erhebliche Auswirkungen auf das Gesundheitswesen haben wird, insbesondere die Häufigkeit von im Krankenhaus erworbenen Infektionen wie Methicillin-resistentem Staphylococcus aureus (MRSA), Pseudomonas aeruginosa und Clostridium difficile reduzieren wird ein Drittel der Patienten in US-Krankenhäuser eingeliefert.
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.
Drake fügte hinzu: „Wir prüfen auch die Entwicklung einer semipermanenten Folie, um zu sehen, ob wir Krankenhausböden oder Türklinken, Bereiche, die desinfiziert werden müssen oder sogar Bereiche, die aktiv und ständig in Kontakt sind, abdecken und versiegeln können.“
Seal trat 1997 dem Department of Materials Science and Engineering der UCF bei, das Teil der UCF School of Engineering and Computer Science ist. Er dient an der medizinischen Fakultät und ist Mitglied der UCF-Prothetikgruppe Biionix. 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 Forschung wurde von Candace Fox, einer Postdoktorandin der UCF School of Medicine, Craig Neal von der UCF School of Engineering and Computer Science, und den Doktoranden Tamil Sakthivel, Udit Kumar und Yifei Fu von der UCF School of Engineering and Computer Science mitverfasst .
Materialien zur Verfügung gestellt von der University of Central Florida. Das Originalwerk stammt von Christine Senior. Hinweis: Der Inhalt kann nach Stil und Länge bearbeitet werden.
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Postzeit: 10.09.2021