Los científicos desarrollan un fotocatalizador activo en interiores para un recubrimiento antiviral contra varias variantes de COVID

Un fotocatalizador hecho usando una combinación de dióxido de titanio (TiO₂) y óxido de cobre (Cu_XO) los nanoclusters inactivan varios tipos de variantes del nuevo coronavirus SARS-CoV-2. En un avance reciente, los científicos de la Universidad Médica de Nara, el Instituto de Ciencia y Tecnología Industrial de Kanagawa y el Instituto de Tecnología de Tokio han desarrollado este fotocatalizador antiviral, que ha demostrado ser eficaz tanto en la oscuridad como en la luz interior.

El nuevo coronavirus (SARS-CoV-2), responsable de la actual pandemia de COVID-19, ha afectado a millones de personas en todo el mundo. La principal vía de transmisión del virus es a través de las gotas que liberan al aire las personas infectadas. Además, estas gotitas también existen en varias superficies. Las infecciones virales ocurren principalmente en ambientes interiores donde se reúne mucha gente. Los productos químicos antivirales, como el alcohol y el peróxido de hidrógeno, a menudo se usan para descontaminar las superficies que se tocan con frecuencia. Estos productos químicos esencialmente inactivan el virus al descomponer sus proteínas. Sin embargo, estos productos químicos son volátiles por naturaleza y, por lo tanto, se evaporan. Como resultado, el proceso de desinfección debe llevarse a cabo regularmente.

Ahora, en un estudio publicado en Informes científicos, un equipo de investigación de la Universidad Médica de Nara, el Instituto de Ciencia y Tecnología Industrial de Kanagawa y el Instituto de Tecnología de Tokio ha desarrollado un fotocatalizador de estado sólido como una defensa alternativa contra el virus. A diferencia de los desinfectantes químicos, los recubrimientos de estado sólido permanecen durante mucho tiempo y, desde el brote viral, han sido objeto de una intensa investigación en todo el mundo. Los recubrimientos antivirales de estado sólido tienen la ventaja de ser no tóxicos, abundantes y química y térmicamente estables.

Muchos de estos recubrimientos de estado sólido utilizan TiO₂ fotocatalizadores, que cuando se exponen a la luz ultravioleta (UV), provocan una reacción de oxidación que puede destruir la materia orgánica como las proteínas de punta que se encuentran en las superficies de los coronavirus. Sin embargo, estos recubrimientos se activan solo cuando se exponen a la luz ultravioleta, que no está presente en los ambientes interiores típicos. En la mayoría de los ambientes interiores, la iluminación generalmente se apaga por la noche; por tanto, se desea un material antiviral que funcione en condiciones de oscuridad.

Para que el recubrimiento funcione tanto en condiciones de luz visible como oscuras, el equipo desarrolló un compuesto que consta de TiO₂ y Cu_XOh nanoclusters. cobre_XLos nanoclusters de O están compuestos por un óxido de número de valencia mixto, en el que están presentes especies de Cu(I) y Cu(II). Las especies de Cu(II) en Cu_XEl O contribuye a la reacción de fotocatálisis impulsada por la luz visible, mientras que la especie Cu(I) juega un papel crucial en la desnaturalización de las proteínas del virus, lo que provoca su inactivación en condiciones de oscuridad.

Al recubrir el Cu_XO/TiO₂ polvo sobre un vaso, el equipo demostró que podía inactivar incluso la variante Delta altamente virulenta del SARS-CoV-2. El equipo también ha confirmado la inactivación de las variantes Alpha, Beta y Gamma por Cu_XO/TiO₂ además de la cepa de tipo salvaje.

El equipo investigó cuidadosamente el mecanismo antiviral mediante electroforesis en gel de poliacrilamida con dodecilsulfato de sodio (SDS-PAGE), ensayo ELISA y análisis RT-qPCR. Estos análisis sugieren fuertemente que las especies de Cu(I) en Cu_XO desnaturaliza las proteínas de punta y también provoca la fragmentación del ARN del SARS-CoV-2, incluso en condiciones de oscuridad. Además, la irradiación de luz blanca provoca la oxidación fotocatalítica de las moléculas orgánicas del SARS-CoV-2. Basado en este mecanismo antiviral, el presente material antiviral no se limita a una variante específica del virus y será efectivo para inactivar varios tipos de una cepa mutante potencial.

La iluminación de luz blanca en el presente estudio generalmente se usa como un aparato de luz interior. Esto puede hacer que el Cu_XO/TiO₂ fotocatalizador muy eficaz para reducir el riesgo de infección por COVID-19 en ambientes interiores, que suelen estar sometidos tanto a la luz como a la oscuridad periódicamente.