Un photocatalyseur fabriqué à l’aide d’une combinaison de nanoclusters de dioxyde de titane (TiO2) et d’oxyde de cuivre (CuxO) inactive divers types de variantes du nouveau coronavirus SARS-CoV-2. Lors d’une récente percée, des scientifiques de l’Université médicale de Nara, de l’Institut des sciences et technologies industrielles de Kanagawa et de l’Institut de technologie de Tokyo ont développé ce photocatalyseur antiviral, qui s’est avéré efficace dans l’obscurité et à la lumière intérieure.
Le nouveau coronavirus (SARS-CoV-2), responsable de la pandémie actuelle de COVID-19, a touché des millions de personnes dans le monde. La principale voie de transmission du virus se fait par les gouttelettes rejetées dans l’air par les personnes infectées. De plus, ces gouttelettes existent également sur diverses surfaces. Les infections virales surviennent principalement dans les environnements intérieurs où de nombreuses personnes se rassemblent. Les produits chimiques antiviraux, tels que l’alcool et le peroxyde d’hydrogène, sont souvent utilisés pour décontaminer les surfaces régulièrement touchées. Ces produits chimiques rendent essentiellement le virus inactif en décomposant ses protéines. Cependant, ces produits chimiques sont de nature volatile et s’évaporent donc. Par conséquent, le processus de désinfection doit être effectué régulièrement.
Or, dans une étude publiée dans Rapports scientifiques, une équipe de recherche de l’Université médicale de Nara, de l’Institut des sciences et technologies industrielles de Kanagawa et de l’Institut de technologie de Tokyo a développé un photocatalyseur à l’état solide comme défense alternative contre le virus. Contrairement aux désinfectants chimiques, les revêtements à l’état solide restent longtemps et, depuis l’épidémie virale, ont fait l’objet de recherches intensives dans le monde entier. Les revêtements antiviraux à l’état solide ont l’avantage d’être non toxiques, abondants et chimiquement et thermiquement stables.
Beaucoup de ces revêtements à l’état solide utilisent des photocatalyseurs TiO2 qui, lorsqu’ils sont exposés à la lumière ultraviolette (UV), provoquent une réaction d’oxydation qui peut détruire la matière organique comme les protéines de pointe trouvées à la surface des coronavirus. Cependant, ces revêtements ne sont activés que lorsqu’ils sont exposés à la lumière UV, qui n’est pas présente dans les environnements intérieurs typiques. Dans la plupart des environnements intérieurs, l’éclairage est généralement éteint la nuit ; ainsi, un matériau antiviral qui fonctionne dans des conditions d’obscurité est souhaité.
Pour que le revêtement fonctionne dans des conditions de lumière visible et d’obscurité, l’équipe a développé un composite composé de nanoclusters de TiO2 et de CuxO. Les nanoclusters CuxO sont composés d’un oxyde à indice de valence mixte, dans lequel les espèces Cu(I) et Cu(II) sont présentes. L’espèce Cu(II) dans CuxO contribue à la réaction de photocatalyse pilotée par la lumière visible, tandis que l’espèce Cu(I) joue un rôle crucial dans la dénaturation des protéines virales, provoquant ainsi leur inactivation dans des conditions sombres.
En enduisant la poudre CuxO/TiO2 sur un verre, l’équipe a montré qu’elle pouvait inactiver même la variante Delta hautement virulente du SARS-CoV-2. L’équipe a également confirmé l’inactivation des variantes Alpha, Beta et Gamma par CuxO/TiO2 en plus de la souche de type sauvage.
L’équipe a soigneusement étudié le mécanisme antiviral en utilisant l’électrophorèse sur gel de dodécylsulfate de sodium-polyacrylamide (SDS-PAGE), le test ELISA et l’analyse RT-qPCR. Ces analyses suggèrent fortement que l’espèce Cu(I) dans CuxO dénaturalise les protéines de pointe et provoque également la fragmentation de l’ARN du SRAS-CoV-2, même dans des conditions sombres. De plus, l’irradiation à la lumière blanche provoque l’oxydation photocatalytique des molécules organiques du SRAS-CoV-2. Sur la base de ce mécanisme antiviral, le présent matériel antiviral n’est pas limité à une variante spécifique du virus et sera efficace pour inactiver divers types d’une souche mutante potentielle.
L’éclairage à la lumière blanche dans la présente étude est généralement utilisé comme appareil d’éclairage intérieur. Cela peut rendre le photocatalyseur CuxO/TiO2 très efficace pour réduire le risque d’infection au COVID-19 dans les environnements intérieurs, qui sont généralement soumis périodiquement à la lumière et à l’obscurité.
Inactivation de divers types de variantes du SRAS-CoV-2 par un photocatalyseur à base de TiO2 sensible à la lumière intérieure, Rapports scientifiques (2022). DOI : 10.1038/s41598-022-09402-7