Nanomateriaal verhoogt de potentie van desinfectiemiddelen voor het coronavirus

Het gebruik van op peroxide gebaseerde desinfectiemiddelen is toegenomen met de opkomst van de COVID-19-pandemie. Maar het uitgebreide gebruik van chemische ontsmettingsmiddelen om virussen en andere ziekteverwekkers te doden kan ook een bedreiging vormen voor de menselijke gezondheid en ecosystemen.

Nu heeft een onderzoeksteam onder leiding van de George Washington University een nieuw nanomateriaal ontwikkeld dat de potentie van gewone ontsmettingsmiddelen kan versterken. Het team toonde aan dat wanneer het nanomateriaal – een katalysator met twee atomen – wordt gemengd met een op peroxide gebaseerd desinfectiemiddel, het desinfectiemiddel twee tot vier keer effectiever is in het uitschakelen van een coronavirusstam in vergelijking met wanneer het desinfectiemiddel alleen wordt gebruikt.

Het vermogen om ontsmettingsmiddelen te verbeteren met nanomaterialen die zijn ontwikkeld op basis van elementen die in de aarde voorkomen, zoals ijzer en koolstof, is duurzamer en kosteneffectiever, zeggen de onderzoekers.

“Peroxiden worden vaak gebruikt om ziekteverwekkers te doden, maar we moeten er een veel hogere concentratie van gebruiken dan we echt nodig hebben”, zei Danmeng Shuai, senior auteur en universitair hoofddocent civiele en milieutechniek bij GW. “Met dit nanomateriaal kunnen we de hoeveelheid peroxiden die we dagelijks gebruiken daadwerkelijk verminderen, wat niet alleen de kosten verlaagt, maar ook een duurzamere methode van desinfectie biedt en toch de beste prestaties levert voor het doden van ziekteverwekkers in het milieu.”

Shuai en het team, waaronder David P. Durkin van de United States Naval Academy en Hanning Chen van de Universiteit van Texas in Austin, ontwikkelden een Fe-Fe dubbelatoomkatalysator, die ze mengden met een peroxide- en coronavirusstam in twee verschillende mediums: kunstmatig speeksel en zoet water uit een lokale rivier om respectievelijk contactoppervlakreiniging en waterdesinfectie na te bootsen.

De onderzoekers merkten op dat het nanomateriaal werkte door elektronen van het virus naar het peroxide te pendelen. Als gevolg hiervan raakte het virus geoxideerd, wat zowel het virale genoom en de eiwitten als de levenscyclus van het coronavirus in de gastheercellen beschadigde.

“Ons werk baant een nieuwe weg voor het gebruik van geavanceerde materialen voor het verbeteren van de desinfectie-, sanitaire en hygiënepraktijken”, zegt Zhe Zhou, eerste auteur van het artikel en een Ph.D. kandidaat bij GW. “Onze ontdekking heeft ook brede technische toepassingen voor het bevorderen van katalyse bij het beheersen van vervuiling, het mogelijk maken van effectieve en veilige desinfectie, het beheersen van de overdracht van ziekteverwekkers in het milieu en uiteindelijk het beschermen van de volksgezondheid.”

Het nanomateriaal kan worden geschaald om omgevingspathogenen in verschillende omgevingen te deactiveren, aldus de onderzoekers van het onderzoek. Voorbeelden zijn onder meer waterzuivering – mogelijk het nanomateriaal in kolommen verpakken en water doorlaten, waardoor het water in het proces wordt gezuiverd. Het kan ook worden geschaald om in sprayvorm te gebruiken om contactoppervlakken, zoals werkbladen, te desinfecteren.

De onderzoekers zeiden dat toekomstige studies zich zouden moeten richten op het optimaliseren van de materialen om de desinfectiepotentie verder te vergroten om een ​​milieuvriendelijke en robuuste desinfectie te bereiken om de volksgezondheid verder te beschermen.

De bevindingen worden gepubliceerd in het tijdschrift Milieuwetenschap en -technologie.