Un estudio informa superficies poliméricas autodesinfectantes que pueden inactivar el SARS-CoV-2


Las superficies con copolímeros de bloque aniónicos pueden inactivar diferentes virus en minutos al hacer que la interfaz polímero-microbio sea muy ácida. Tales superficies pueden desinfectar superficies continuamente sin la necesidad de volver a aplicar desinfectante.

El síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2), la causa de la pandemia de la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19), se transmite principalmente por partículas en el aire. Sin embargo, los estudios han demostrado que el virus puede permanecer activo durante varios días en diferentes superficies. Tocar esas superficies contaminadas y luego tocarse la cara también puede causar una infección.

Estudio: Inactivación rápida y repetitiva de SARS-CoV-2 y coronavirus humano en polímeros aniónicos autodesinfectantes.  Haber de imagen: Kateryna Kon / Shutterstock

Se han aprobado muchos métodos de desinfección y sanitización en todo el mundo, que incluyen métodos químicos y radiativos. Los inconvenientes de tales métodos incluyen su uso continuo y su incapacidad para prevenir la recontaminación. El uso repetido de desinfectantes que contienen productos químicos como compuestos de amonio cuaternario también puede tener efectos nocivos en el medio ambiente.

Otra estrategia sería desarrollar materiales autodesinfectantes que puedan desinfectar continuamente la superficie. Dichos materiales generalmente incluyen metales u óxidos metálicos. Los polímeros catiónicos son otro tipo de material utilizado para superficies antibacterianas. Otros tipos de polímeros que se han utilizado son los polímeros fotorreactivos, que pueden matar una amplia variedad de microbios y permanecer activos durante mucho tiempo.

Los investigadores informaron recientemente sobre un nuevo tipo de material de desinfección basado en copolímeros aniónicos. Estos polímeros están cargados negativamente y tienen grupos de ácido sulfúrico en su columna vertebral, y se ha demostrado que matan varios tipos de bacterias y virus. El material actúa provocando una fuerte caída del pH, lo que hace que el área sea muy ácida en la superficie del patógeno.

En un nuevo estudio, los investigadores exploraron cómo estos materiales inactivan coronavirus en función del tiempo. Informaron sus resultados en Ciencia avanzada.

Probar la inactivación de virus con el tiempo

Los autores utilizaron tres tipos de polímeros de bloques aniónicos a base de poliestireno, que tienen bloques de diferentes tipos de polímeros. Uno es un polímero disponible comercialmente llamado BIAXAMTM (denominado aquí como TESET), y los otros dos eran polímeros sulfonados denominados TST y SEBS. Los polímeros tenían diferentes niveles de sulfonación.

Encontraron la inactivación completa de SARS-CoV-2 en un tipo de material TESET en cinco minutos, el mecanismo que se cree es la acidez extrema causada por los grupos de ácido sulfúrico. La morfología a nanoescala del polímero cambia cuando entra en contacto con el agua. Los grupos de azufre quedan expuestos en la superficie, lo que conduce a la caída del pH.

El equipo también observó un comportamiento similar para otro coronavirus, HCoV-229E, en superficies TESET. Un mayor grado de sulfonación es más eficaz para inactivar el virus en comparación con el polímero con un menor número de grupos azufre. Aquí, para el polímero con los grupos de azufre más bajos, no observaron ninguna inactivación incluso después de 30 minutos, lo que sugiere que hay un nivel mínimo de sulfonación requerido para la actividad virucida.

Mientras que los polímeros TESET son elastómeros termoplásticos, los polímeros TST son plásticos comparativamente frágiles. Este polímero también inactivó el HCoV-229E en aproximadamente 20 minutos, y la capacidad de nuevo dependió de la cantidad de sulfonación. Estos resultados sugieren que este tipo de polímero podría inactivar potencialmente otros virus también.

Enfoque ventajoso

Los autores también probaron la actividad virucida de los polímeros TESET a diferentes temperaturas. Descubrieron que el virus HCoV-229E se inactivaba más rápido en tiempos más cortos a medida que aumentaba la temperatura. Pero, cuando se probó durante más tiempo, el virus se inactivó más rápido a una temperatura más baja (20 minutos a 4 ºC y 25 ºC) que a una temperatura más alta (30 minutos a 37 ºC). Esto puede deberse a que el pH aumenta a temperaturas más altas porque los cationes en el medio viral son más móviles y neutralizan el ácido sulfúrico.

Por tanto, estos polímeros aniónicos pueden inactivar virus continuamente hasta que se neutralizan los grupos de ácido sulfúrico. Luego se pueden recargar sumergiéndolos en ácidos diluidos durante un corto período de tiempo. Dado que la inactivación depende del pH de la superficie del material, una medida del pH de la superficie puede actuar como un predictor de la capacidad de inactivación de estos materiales.

Es posible que otros polímeros aniónicos también puedan inactivar virus. Nafion es otro material de este tipo que se utiliza principalmente en pilas de combustible. Cuando los autores probaron este material para la inactivación de virus, encontraron una inactivación de virus similar a TESET y TST.

Una de las ventajas del enfoque de desinfección que utiliza este tipo de polímero es que, dado que no se dirige a especies químicas específicas de los patógenos, es poco probable que exista algún peligro de desarrollo de resistencia microbiana. Este enfoque también será adecuado para microbios que forman esporas protectoras o que se dirigen a muchos patógenos que pueden existir en las superficies de forma sinérgica. Los polímeros no son perjudiciales para el medio ambiente y pueden reciclarse.

Referencia de la revista:

Peddinti BST et al. (2021). Inactivación rápida y repetitiva de SARS-CoV-2 y coronavirus humano en polímeros aniónicos autodesinfectantes. Ciencia avanzada. https://doi.org/10.1002/advs.202003503,https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.20200 3503.

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