A sinistra:immagine al microscopio elettronico a scansione della rete CuNW su una superficie spruzzata di rame. A destra:immagine ravvicinata del nanofilo CuNW, che ha un diametro di circa 60 nm, circa 100 volte più piccolo di un capello umano. Credito:Laboratorio nazionale Ames del Dipartimento dell'energia degli Stati Uniti
Un metallo antico utilizzato per le sue proprietà microbiche è la base per una soluzione di disinfezione basata sui materiali. Un team di scienziati dell'Ames National Laboratory, dell'Iowa State University e dell'Università di Buffalo ha sviluppato uno spray antimicrobico che deposita uno strato di nanofili di rame su superfici ad alto contatto negli spazi pubblici. Lo spray contiene nanofili di rame (CuNW) o nanofili di rame-zinco (CuZnNW) e può formare un rivestimento antimicrobico su una varietà di superfici. Questa ricerca è stata avviata dalla pandemia di COVID-19, ma i risultati hanno applicazioni di più ampia portata.
Le persone hanno sfruttato le proprietà antimicrobiche del rame dal 2400 a.C. per curare e prevenire infezioni e malattie. Si è dimostrato efficace per inattivare virus, batteri, funghi e lieviti quando sono a diretto contatto con il metallo. Secondo Jun Cui, uno scienziato dell'Ames Lab e uno dei ricercatori principali del progetto, "lo ione rame può penetrare nella membrana di un virus e quindi inserirsi nella catena dell'RNA e impedire completamente al virus di duplicarsi".
In mezzo alla pandemia, "Il DOE ha chiesto ai ricercatori, cosa puoi fare per aiutare a mitigare questa situazione COVID?" ha detto Cui. Ames Lab è noto per il lavoro nella scienza dei materiali, non un campo che spesso si interseca con la ricerca sulle malattie. Tuttavia, il team di Cui ha avuto l'idea di applicare le proprietà antimicrobiche del rame per aiutare a ridurre la diffusione del COVID.
Cui ha spiegato che la loro idea è nata da un progetto separato su cui stavano lavorando, che è un inchiostro di rame progettato per la stampa di nanofili di rame utilizzati in dispositivi elettronici flessibili. "Quindi il pensiero è che questo è inchiostro e posso diluirlo con acqua o addirittura etanolo, e poi spruzzarlo semplicemente. Qualunque sia la superficie, lo spruzzo una volta e lo ricopro con uno strato molto leggero di un nanofilo di rame", ha detto detto.
Per prima cosa è necessario pulire e disinfettare la superficie, quindi è possibile applicare la soluzione di inchiostro di rame riformulato. Il rivestimento ideale dovrebbe essere abbastanza sottile da essere trasparente. L'inchiostro può essere diluito con acqua o alcol per renderlo spruzzabile e funziona su superfici in plastica, vetro e acciaio inossidabile.
Il team ha testato due tipi di inchiostro al rame, CuNW e CuZnNW. Rispetto a un semplice disco di rame, entrambi gli inchiostri sono stati altrettanto efficaci nel disabilitare il virus. Tuttavia, il disco di rame ha impiegato 40 minuti per disabilitare il virus, mentre gli inchiostri di rame hanno impiegato solo 20 minuti. I nanofili hanno funzionato più velocemente grazie alla loro maggiore superficie.
In un confronto tra i due rivestimenti di inchiostro, il CuNW ha inattivato il virus più rapidamente del CuZnNW durante i primi 10 minuti. Tuttavia, CuZnNW ha avuto un rilascio più costante e sostenibile di ioni rame, rispetto a CuNW, il che rende il rivestimento efficace per un periodo di tempo più lungo. Alla fine il team ha concluso che il CuZnNW era l'opzione migliore per un rivestimento in nanofili di rame spruzzabile per scopi antimicrobici.
Cui ha affermato che questo lavoro è stato importante, non solo a causa della pandemia, ma poiché questi nanofili possono proteggere da molti microbi diversi, "c'è la possibilità che possiamo avere un impatto duraturo sulla società umana".
Questa ricerca è ulteriormente discussa nel documento "Sprayable copper and copper-zinc nanowires ink for antiviral surface coating", di C. Pan, K.S. Phadke, Z. Li, G. Ouyang, T.-h. Kim, L. Zhou, J. Slaughter, B. Bellaire, S. Ren e J. Cui e pubblicato su RSC Advances . + Esplora ulteriormente
