חומר חיטוי ארוך טווח מבטיח לעזור להילחם במגיפות

בוגר UCF וכמה חוקרים השתמשו בננוטכנולוגיה כדי לפתח את חומר הניקוי הזה, שיכול לעמוד בפני שבעה וירוסים עד 7 ימים.
חוקרי UCF פיתחו חומר חיטוי מבוסס ננו-חלקיקים שיכול להרוג ברציפות וירוסים על פני השטח למשך עד 7 ימים - תגלית שעשוי להפוך לנשק רב עוצמה נגד COVID-19 ונגיפים פתוגניים אחרים.
המחקר פורסם השבוע בכתב העת ACS Nano של האגודה האמריקאית לכימיה על ידי צוות רב תחומי של מומחי וירוסים והנדסה מהאוניברסיטה וראש חברת טכנולוגיה באורלנדו.
כריסטינה דרייק '07PhD, מייסדת Kismet Technologies, קיבלה השראה מטיול במכולת בתחילת המגיפה ופיתחה חומר חיטוי. שם היא ראתה עובד מתיז חומר חיטוי על ידית המקרר ולאחר מכן ניגבה מיד את התרסיס.
"בהתחלה הרעיון שלי היה לפתח חומר חיטוי מהיר", היא אמרה, "אבל דיברנו עם צרכנים כמו רופאים ורופאי שיניים כדי להבין איזה חומר חיטוי הם באמת רוצים. הדבר החשוב ביותר עבורם הוא שזה דבר עמיד, הוא ימשיך לחטא אזורי מגע גבוהים כמו ידיות דלתות ורצפה במשך זמן רב לאחר היישום".
דרייק שיתף פעולה עם Sudipta Seal, מהנדס חומרים של UCF ומומחה למדעי ננו, ו-Griff Parks, וירולוג, דיקן שותף מחקר של בית הספר לרפואה, ודיקן בית הספר למדעי ביו-רפואי ברנט. במימון הקרן הלאומית למדע, Kismet Tech ומסדרון ההיי-טק של פלורידה, חוקרים יצרו חומר חיטוי מהונדס ננו-חלקיקים.
המרכיב הפעיל שלו הוא ננו-מבנה מהונדס הנקרא תחמוצת סריום, הידוע בתכונות נוגדות החמצון המחדשות שלו. חלקיקי ננו תחמוצת סריום משתנים עם כמות קטנה של כסף כדי להפוך אותם ליעילים יותר נגד פתוגנים.
"זה עובד גם בכימיה וגם במכונות", אמר סיל, שלומד ננוטכנולוגיה כבר יותר מ-20 שנה. "ננו-חלקיקים פולטים אלקטרונים כדי לחמצן את הנגיף ולהפוך אותו ללא פעיל. מבחינה מכנית, הם גם מתחברים לנגיף ופורעים את פני השטח, ממש כמו להתפוצץ בלון".
רוב המגבונים או תרסיסי החיטוי יחטאו את פני השטח תוך שלוש עד שש דקות לאחר השימוש, אך אין השפעה שארית. המשמעות היא שיש לנגב את פני השטח שוב ושוב כדי לשמור אותו נקי כדי למנוע הידבקות בווירוסים מרובים כמו COVID-19. פורמולת הננו-חלקיקים שומרת על יכולתו להשבית מיקרואורגניזמים וממשיכה לחטא את פני השטח עד 7 ימים לאחר יישום בודד.
"חומר החיטוי הזה מראה פעילות אנטי-ויראלית נהדרת נגד שבעה וירוסים שונים", אמר פארקס, שהמעבדה שלו אחראית לבדיקת עמידות הנוסחה ל"מילון" הנגיף. "זה לא רק מראה תכונות אנטי-ויראליות נגד וירוסים ורינוווירוסים, אלא גם מוכיח שהוא יעיל נגד מגוון וירוסים אחרים בעלי מבנים ומורכבויות שונות. אנו מקווים שעם היכולת המדהימה הזו להרוג, חומר החיטוי הזה יהפוך גם לכלי יעיל נגד וירוסים מתעוררים אחרים."
מדענים מאמינים שלפתרון זה תהיה השפעה משמעותית על סביבת הבריאות, במיוחד בהפחתת השכיחות של זיהומים הנרכשים בבתי חולים, כגון Staphylococcus aureus עמיד למתיצילין (MRSA), Pseudomonas aeruginosa ו- Clostridium difficile - הם משפיעים על יותר מאחד מכל 30 חולים שאושפזו בבתי חולים אמריקאים.
בניגוד לחומרי חיטוי מסחריים רבים, פורמולה זו אינה מכילה כימיקלים מזיקים, מה שמראה שהיא בטוחה לשימוש על כל משטח. על פי הדרישות של הסוכנות להגנת הסביבה האמריקאית, בדיקות רגולטוריות על גירוי תאי עור ועיניים לא הראו השפעות מזיקות.
"רבים מחומרי החיטוי הביתיים הזמינים כיום מכילים כימיקלים שמזיקים לגוף לאחר חשיפה חוזרת ונשנית", אמר דרייק. "למוצרים המבוססים על חלקיקים שלנו תהיה רמת בטיחות גבוהה, שתמלא תפקיד חשוב בהפחתת החשיפה הכוללת של בני אדם לכימיקלים".
יש צורך במחקר נוסף לפני כניסת מוצרים לשוק, וזו הסיבה שהשלב הבא של המחקר יתמקד בביצועים של חומרי חיטוי ביישומים מעשיים מחוץ למעבדה. עבודה זו תלמד כיצד חומרי חיטוי מושפעים מגורמים חיצוניים כגון טמפרטורה או אור שמש. הצוות נמצא במגעים עם רשת בתי החולים המקומית כדי לבדוק את המוצר במתקנים שלהם.
"אנחנו גם בוחנים את הפיתוח של סרט חצי קבוע כדי לראות אם אנחנו יכולים לכסות ולאטום רצפות בית חולים או ידיות דלתות, אזורים שצריך לחטא ואפילו אזורים של מגע פעיל ומתמשך", אמר דרייק.
סיל הצטרף למחלקה למדע והנדסת חומרים של UCF ב-1997, שהיא חלק מבית הספר להנדסה ומדעי המחשב של UCF. תותבות. הוא המנהל לשעבר של UCF Nano Center Science and Technology ומרכז עיבוד וניתוח חומרים מתקדמים. הוא קיבל תואר דוקטור בהנדסת חומרים מאוניברסיטת ויסקונסין, עם קטין בביוכימיה, והוא חוקר פוסט-דוקטורט במעבדה הלאומית לורנס ברקלי באוניברסיטת קליפורניה, ברקלי.
לאחר שעבד בבית הספר לרפואה של ווייק פורסט במשך 20 שנה, פארקס הגיע ל-UCF ב-2014, שם שימש כפרופסור וראש המחלקה למיקרוביולוגיה ואימונולוגיה. הוא קיבל תואר דוקטור. בביוכימיה מאוניברסיטת ויסקונסין והוא חוקר של האגודה האמריקנית לסרטן באוניברסיטת נורת'ווסטרן.
המחקר נערך בשיתוף קנדיס פוקס, חוקרת פוסט-דוקטורט בבית הספר לרפואה, וקרייג ניל מבית הספר להנדסה ומדעי המחשב. טמיל סקתיבל, אודית קומר ויפיי פו, סטודנטים לתואר שני של בית הספר להנדסה ומדעי המחשב, הם גם מחברים שותפים.