新型光催化剂抗病毒涂层被发现对各种COVID-19变种有效

病毒感染主要发生在许多人聚集的室内环境中，抗病毒化学品如酒精和双氧水通常被用来净化经常接触的表面。这些化学品通过分解病毒的蛋白质，使其基本失去活性。然而，这些化学品在本质上是挥发性的，也就是说，它们会蒸发掉。因此，消毒过程必须定期进行。

现在，在最新发表在《科学报告》上的一项研究中，由奈良医科大学、神奈川工业科学与技术研究所和东京工业大学组合的一个研究小组开发了一种固态光催化剂以作为对病毒的替代性防御。跟化学消毒剂不同，固态涂层可以保持很长时间，自病毒爆发以来，一直是世界各地深入研究的对象。固态抗病毒涂层具有无毒、丰富、化学和热稳定的优势。

许多这些固态涂层使用TiO₂光催化剂，当暴露在紫外线下时会引起氧化反应，进而可以破坏有机物，如在新冠病毒表面发现的刺突蛋白。然而这些涂层只有在暴露于紫外线时才会被激活，而典型的室内环境中不存在这种情况。在大多数室内环境中，灯光通常在夜间被关闭，因此需要在黑暗条件下的抗病毒材料。

为了使涂层在可见光和黑暗条件下都能工作，研究小组开发了一种由TiO₂和Cu_xO纳米团簇组成的复合材料（上图）。Cu_xO纳米团簇由混合价数的氧化物组成，其中存在Cu(I)和Cu(II)物种。CuxO中的Cu(II)有助于可见光驱动的光催化反应，而Cu(I)在变性病毒蛋白方面起着关键作用从而使其在黑暗条件下失活。

通过将Cu_xO/TiO₂粉末涂在玻璃上，研究小组发现，它甚至可以灭活SARS-CoV-2的高毒性德尔塔变种。研究小组还证实，除了野生型菌株外，Cu_xO/TiO₂还能灭活阿尔法、贝塔和伽马变种。

研究小组利用十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)、ELISA检测和RT-qPCR分析仔细研究了抗病毒机制。这些分析有力地表明，Cu_xO中的Cu(I)物种使刺突蛋白变性，也能使SARS-CoV-2的RNA发生断裂，即使在黑暗条件下。此外，白光照射导致SARS-CoV-2的有机分子被光催化氧化。基于这种抗病毒机制，该研究中的抗病毒材料不限于病毒的特定变体，并且还将螚有效地灭活各种类型的潜在变异株。

本研究中的白光照明通常被用作室内照明设备。这可以使Cu_xO/TiO₂光催化剂在室内环境中能非常有效地减少COVID-19感染的风险，因为室内环境通常会定期受到光照和黑暗的影响。

希望这项研究将能让我们离更好地保护自己免受新冠病毒感染并适应后COVID时代的到来更近一步。