I ricercatori dell'Università della Florida centrale hanno sviluppato un disinfettante a base di nanoparticelle che può uccidere continuamente i virus su una superficie per un massimo di sette giorni, una scoperta che potrebbe essere un'arma potente contro il COVID-19 e altri virus patogeni emergenti.

Le scoperte, da un team multidisciplinare di esperti di virus e ingegneria dell'università e dal leader di un'azienda tecnologica di Orlando, sono stati pubblicati questa settimana in ACS Nano , una rivista dell'American Chemical Society.

Christina Drake, alumna UCF e fondatore di Kismet Technologies, è stato ispirato a sviluppare il disinfettante dopo aver fatto un giro al supermercato nei primi giorni della pandemia. Lì vide un'operaia che spruzzava disinfettante su una maniglia di frigorifero, quindi asciugando immediatamente lo spray.

"Inizialmente il mio pensiero era di sviluppare un disinfettante ad azione rapida, " lei disse, "ma abbiamo parlato con i consumatori, come medici e dentisti, per scoprire cosa volessero veramente da un disinfettante. Ciò che contava di più per loro era qualcosa di duraturo che avrebbe continuato a disinfettare le aree ad alto contatto come le maniglie delle porte e i pavimenti molto tempo dopo l'applicazione ."

Drake ha collaborato con il dottor Sudipta Seal, un ingegnere dei materiali UCF ed esperto di nanoscienze, e il dottor Griff Parks, un virologo del College of Medicine che è anche decano associato della ricerca e direttore della Burnett School of Biomedical Sciences. Con il finanziamento della National Science Foundation, Kismet Tech e il Florida High Tech Corridor, i ricercatori hanno creato un disinfettante ingegnerizzato con nanoparticelle.

Il suo principio attivo è una nanostruttura ingegnerizzata chiamata ossido di cerio, che è noto per le sue proprietà antiossidanti rigenerative. Le nanoparticelle di ossido di cerio vengono modificate con piccole quantità di argento per renderle più potenti contro i patogeni.

"Funziona sia chimicamente che meccanicamente, " ha spiegato Sigillo, a che studia le nanotecnologie da più di 20 anni. "Le nanoparticelle emettono elettroni che ossidano il virus, rendendolo inattivo. Meccanicamente, si attaccano anche al virus e rompono la superficie quasi come scoppiare un palloncino".

La maggior parte delle salviette disinfettanti o degli spray disinfetta una superficie entro tre-sei minuti dall'applicazione, ma non ha effetti residui. Ciò significa che le superfici devono essere pulite ripetutamente per rimanere pulite da una serie di virus come il COVID-19. La formulazione di nanoparticelle mantiene la sua capacità di inattivare i microbi e continua a disinfettare una superficie fino a sette giorni dopo una singola applicazione.

"Il disinfettante ha mostrato un'enorme attività antivirale contro sette diversi virus, " ha spiegato Parchi, il cui laboratorio era responsabile di testare la formulazione contro "un dizionario" di virus. "Non solo ha mostrato proprietà antivirali nei confronti del coronavirus e del rinovirus, ma si è anche dimostrato efficace contro un'ampia gamma di altri virus con strutture e complessità diverse. Siamo fiduciosi che con questa incredibile gamma di capacità di uccisione, questo disinfettante sarà anche uno strumento altamente efficace contro altri nuovi virus emergenti. "

Gli scienziati sono fiduciosi che la soluzione avrà un impatto importante nelle strutture sanitarie, in particolare, ridurre il tasso di infezioni acquisite in ospedale, come lo Staphylococcus aureus resistente alla meticillina (MRSA), Pseudomonas aeruginosa e Clostridium difficile, che causano infezioni che colpiscono più di un paziente su 30 ricoverato negli ospedali statunitensi.

E a differenza di molti disinfettanti commerciali, la formulazione non ha sostanze chimiche nocive, che indica che sarà sicuro da usare su qualsiasi superficie. Test normativi per l'irritazione delle cellule della pelle e degli occhi, come richiesto dalla US Environmental Protection Agency, non ha mostrato effetti nocivi.

"Molti disinfettanti per la casa attualmente disponibili contengono sostanze chimiche che possono essere dannose per il corpo in caso di esposizione ripetuta, "Drake ha detto. "Il nostro prodotto a base di nanoparticelle avrà un alto grado di sicurezza e svolgerà un ruolo importante nel ridurre l'esposizione chimica complessiva per gli esseri umani".

Sono necessarie ulteriori ricerche prima che il prodotto possa essere immesso sul mercato, ecco perché la prossima fase dello studio esaminerà le prestazioni del disinfettante al di fuori del laboratorio nelle applicazioni del mondo reale. Quel lavoro esaminerà come il disinfettante è influenzato da fattori esterni come la temperatura o la luce solare. Il team è in trattative con una rete ospedaliera locale per testare il prodotto nelle proprie strutture.

"Stiamo anche esplorando lo sviluppo di un film semipermanente per vedere se possiamo rivestire e sigillare il pavimento di un ospedale o le maniglie delle porte, aree in cui è necessario disinfettare e anche con contatti aggressivi e persistenti, " ha aggiunto Drake.

Seal è entrato a far parte del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali di UCF, che fa parte del College of Engineering and Computer Science dell'UCF, nel 1997. Ha un incarico presso la Facoltà di Medicina ed è membro del Cluster protesico Biionix dell'UCF. È l'ex direttore del Nanoscience Technology Center e dell'Advanced Materials Processing Analysis Center di UCF. Ha conseguito il dottorato in ingegneria dei materiali con una specializzazione in biochimica presso l'Università del Wisconsin ed è stato borsista post-dottorato presso il Lawrence Berkeley National Laboratory presso l'Università della California Berkeley.

Parks è arrivato all'UCF nel 2014 dopo 20 anni alla Wake Forest School of Medicine, dove è stato professore e presidente del Dipartimento di Microbiologia e Immunologia. Ha conseguito il dottorato in biochimica presso l'Università del Wisconsin ed è stato membro dell'American Cancer Society presso la Northwestern University.

Lo studio è stato co-autore dei ricercatori post-dottorato Candace Fox, dal College of Medicine dell'UCF e Craig Neal dal College of Engineering and Computer Sciences dell'UCF e studenti laureati, Tamil Sakthivel, Udit Kumar e Yifei Fu del College of Engineering and Computer Sciences dell'UCf.