Silver nanoparticle dan polyurethane composite memberikan opsi pelapisan potensial untuk membatasi transmisi fomite dari SARS-CoV-2

Read Also

Dalam sebuah studi baru-baru ini yang diterbitkan di Polymers, para peneliti mensintesis dan mengevaluasi bahan pelapis permukaan nanokomposit perak dan poliuretan yang menunjukkan aktivitas antivirus terhadap severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2).

Latar belakang

Selama tahap awal penyakit coronavirus 2019 (COVID-19), ketika rute penularan SARS-CoV-2 dianggap terutama melalui fomites, sanitasi permukaan dengan disinfektan dan pembersih direkomendasikan secara luas. Meskipun penelitian sekarang telah menunjukkan bahwa cara utama penularan virus adalah melalui droplet aerosol yang dikeluarkan melalui batuk, bersin, dan berbicara, diyakini bahwa permukaan yang terkontaminasi memang berperan dalam penyebaran virus.

Banyak logam berat dan oksida logam seperti magnesium, seng, dan tembaga diketahui menunjukkan sifat antivirus, dan nanopartikel dari logam ini telah digunakan untuk mengurangi persistensi virus pada permukaan. Nanopartikel perak yang dilapisi pada kain dan digunakan dalam masker wajah telah terlihat mengurangi viral load.

Nanopartikel logam digabungkan dengan polimer untuk membentuk polimer nanokomposit yang menunjukkan sifat antimikroba. Polimer komposit nanopartikel perak yang dapat digunakan untuk melapisi titik sentuh yang telah dipasang sebelumnya dapat menyediakan permukaan yang dapat membersihkan sendiri tanpa perlu mengganti perlengkapan yang ada.

Tentang studi

Dalam penelitian ini, para peneliti menggunakan poliuretan yang diakhiri dengan morfolina sebagai fase kontinu untuk membangun nanokomposit, karena mereka membentuk film yang keras, dan bahan awal untuk membentuk poliuretan tidak mahal. Komponen diol oligomer dipolimerisasi dengan diisosianat untuk mensintesis poliuretan, dan sifat fisiknya dapat dimodulasi dengan mengubah struktur diol atau diisosianat atau menambahkan gugus akhir.

KrasolTM HLBH-P2000 dan 4,4′-metilen difenil diisosianat masing-masing merupakan komponen diol dan diisosianat, dalam poliuretan terminasi morfolin, dan morfolin 4-(2-aminoetil) sebagai kelompok akhir. Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy dan size exclusion chromatography (SEC) digunakan untuk mengkarakterisasi poliuretan.

Nanokomposit dibentuk dengan menambahkan nanopartikel perak ke poliuretan yang dilarutkan dalam tetrahidrofuran anhidrat untuk membentuk film dengan ketebalan yang seragam. Film kemudian dipanaskan pada suhu 50 °C dan 800 mbar dalam oven vakum dan dibiarkan dingin. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) digunakan untuk menentukan reaktivitas nanokomposit.

Film disterilkan menggunakan etanol dan sinar ultraviolet. Sel HEK293T dengan ekspresi stabil dari enzim pengubah angiotensin 2 (ACE2) dan transmembrane protease serine 2 (TMPRSS2), dan virus pseudotype yang mengekspresikan protein lonjakan Beta SARS-CoV-2 digunakan untuk menguji aktivitas antivirus dari film.

Hasil

Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan 10 wt.% nanopartikel perak pada poliuretan yang diakhiri dengan morfolin membentuk film komposit yang kuat. Nanopartikel perak juga meningkatkan kekuatan tarik, dan modulus ketangguhan dan elastisitas poliuretan.

Spektrum NMR berisi sinyal yang diselesaikan dengan baik untuk semua fitur struktural yang diharapkan dari poliuretan. Hasil SEC mengungkapkan sejumlah berat molekul rata-rata 8700 g/mol dan berat rata-rata berat molekul 15.400 g/mol. Spektrum FTIR tidak menunjukkan isosianat tidak reaktif dan menunjukkan interaksi antara nanopartikel perak dan gugus NH dan karbonil poliuretan.

Pengujian mekanis menentukan bahwa nanokomposit perak poliuretan memiliki modulus tarik dan ketangguhan yang lebih tinggi dan kekuatan tarik ultimit daripada poliuretan yang diakhiri dengan morfolin tetapi memiliki perpanjangan putus yang lebih rendah. Namun, karena material sedang dikembangkan untuk perlengkapan pelapis dan titik sentuh, perpanjangan putus bukanlah persyaratan penting.

Pengujian biologis mengungkapkan pengurangan 67% dalam jumlah virus yang layak oleh nanokomposit setelah 24 jam tanpa intervensi manusia, dibandingkan dengan poliuretan tanpa nanopartikel perak.

Kesimpulan

Untuk menyimpulkan, para peneliti mengembangkan dan menguji komposit poliuretan nanopartikel perak untuk mengembangkan bahan antivirus yang membersihkan sendiri untuk melapisi titik kontak. Hasilnya mengungkapkan bahwa nanopartikel perak menunjukkan aktivitas antivirus yang signifikan dan meningkatkan kekuatan tarik utama dan modulus tarik dan ketangguhan poliuretan.

Poliuretan sering membentuk dasar di banyak pelapis dan cat komersial. Studi ini memberikan pilihan yang layak untuk menyediakan perlengkapan dan permukaan yang ada seperti gagang pintu dengan lapisan antimikroba, daripada harus menggantinya dengan tembaga atau perlengkapan logam antimikroba lainnya. Meskipun SARS-CoV-2 sekarang diketahui menyebar lebih sedikit melalui fomites daripada melalui partikel aerosol langsung, nanokomposit ini dapat digunakan untuk mengontrol penularan pada tahap awal pandemi di masa depan sebelum vaksin dan metode terapeutik dikembangkan.

Journal reference:

Lam, W.T., Babra, T.S., Smith, J.H.D., Bagley, M.C., Spencer, J., Wright, E., and Greenland, B.W. (2022). Synthesis and evaluation of a silver nanoparticle/polyurethane composite that exhibits antiviral activity against SARS-CoV-2. Polymers. doi: https://doi.org/10.3390/polym14194172 https://www.mdpi.com/2073-4360/14/19/4172