В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Polymers , исследователи синтезировали и оценили нанокомпозитный материал покрытия поверхности из серебра и полиуретана, который проявляет противовирусную активность против коронавируса тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2).

Фон

На начальных стадиях коронавирусной болезни 2019 г. (COVID-19), когда считалось, что путь передачи SARS-CoV-2 лежит в основном через фомиты , широко рекомендовалась санитарная обработка поверхностей дезинфицирующими и дезинфицирующим средствами. Хотя исследования в настоящее время показали, что основной способ передачи вируса — это аэрозольные капли, выбрасываемые при кашле, чихании и разговоре, считается, что загрязненные поверхности действительно играют роль в распространении вируса.

Известно, что многие тяжелые металлы и оксиды металлов, такие как магний, цинк и медь, обладают противовирусными свойствами, а наночастицы этих металлов используются для уменьшения стойкости вирусов на поверхностях. Было замечено, что наночастицы серебра, нанесенные на ткани и используемые в масках для лица, снижают вирусную нагрузку.

Наночастицы металлов в сочетании с полимерами образуют нанокомпозитные полимеры, обладающие антимикробными свойствами. Композитный полимер с наночастицами серебра, который можно использовать для покрытия предварительно установленных точек касания, может обеспечить самодезинфицирующиеся поверхности без необходимости замены существующих приспособлений.

Об исследовании

В настоящем исследовании исследователи использовали полиуретан с концевыми морфолиновыми группами в качестве непрерывной фазы для создания нанокомпозита, поскольку они образуют прочные пленки, а исходные материалы для формирования полиуретанов недороги. Олигомерные диольные компоненты полимеризуются с диизоцианатами для синтеза полиуретана, а его физические свойства можно регулировать, изменяя структуру диола или диизоцианата или добавляя концевую группу.

Krasol TM HLBH-P2000 и 4,4′-метилендифенилдиизоцианат представляли собой диоловый и диизоцианатный компоненты, соответственно, в полиуретане с концевыми морфолиновыми группами, а 4-(2-аминоэтил)морфолин был концевой группой. Для характеристики полиуретана использовали спектроскопию ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и эксклюзионную хроматографию (ЭХ).

Gaia Herbs, Turmeric Supreme, куркума, повышенная сила действия, 120 веганских фито-капсул с жидкостью

Нанокомпозит был сформирован путем добавления наночастиц серебра в полиуретан, растворенный в безводном тетрагидрофуране, для отливки пленок одинаковой толщины. Затем пленку нагревали при 50°С и 800 мбар в вакуумной печи и давали остыть. Для определения реакционной способности нанокомпозита использовали инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье (FTIR).

Пленки стерилизовали этанолом и ультрафиолетовым светом. Клетки HEK293T со стабильной экспрессией ангиотензинпревращающего фермента 2 (ACE2) и трансмембранной протеазы серина 2 ( TMPRSS2 ), а также псевдотипированные вирусы, экспрессирующие шиповидный белок SARS-CoV-2 Beta , использовались для тестирования противовирусной активности пленок.

Полученные результаты

Результаты показали, что добавление 10 мас.% наночастиц серебра к полиуретану с концевыми морфолином формирует прочные композитные пленки. Наночастицы серебра также увеличили прочность на растяжение, а также модули упругости и упругости полиуретана.

Спектр ЯМР содержал хорошо разрешенные сигналы для всех ожидаемых структурных особенностей полиуретана. Результаты SEC показали среднечисловую молекулярную массу 8700 г/моль и средневесовую молекулярную массу 15400 г/моль. Спектр FTIR не указывал на нереакционноспособный изоцианат и показал взаимодействие между наночастицами серебра и NH и карбонильными группами полиуретана.

Механические испытания показали, что серебряный полиуретановый нанокомпозит имеет более высокие модули растяжения и ударной вязкости, а также предел прочности при растяжении, чем полиуретан с концевыми морфолиновыми группами, но имеет более низкое удлинение при разрыве. Однако, поскольку материал разрабатывался для покрытия приспособлений и точек касания, удлинение при разрыве не было важным требованием.

Биологические испытания показали снижение количества жизнеспособных вирусов нанокомпозитом на 67% через 24 часа без вмешательства человека по сравнению с полиуретаном без наночастиц серебра.

Выводы

В заключение исследователи разработали и протестировали полиуретановый композит с наночастицами серебра для разработки самодезинфицирующегося противовирусного материала для покрытия точек соприкосновения. Результаты показали, что наночастицы серебра проявляют значительную противовирусную активность и повышают предел прочности при растяжении, а также модули растяжения и ударной вязкости полиуретана.

Полиуретаны часто составляют основу многих коммерческих покрытий и красок. Это исследование предлагает жизнеспособный вариант покрытия существующих приспособлений и поверхностей, таких как дверные ручки, антимикробным покрытием, вместо того, чтобы заменять их медными или другими антимикробными металлическими приспособлениями. Хотя в настоящее время известно, что SARS-CoV-2 меньше распространяется через фомиты, чем через аэрозольные частицы, этот нанокомпозит можно использовать для контроля передачи на ранних стадиях будущих пандемий, прежде чем будут разработаны вакцины и терапевтические методы.