オーストラリアのRMIT大学の研究者らは最近、ナノテクスチャー構造を備えたシリコンベースの表面材料を開発した。表面は肉眼では見えない超微細なナノピラースパイクで覆われており、これがウイルスの外膜を物理的に突き破り、ウイルスの感染力を大幅に弱めることができます。研究者らによると、この素材は将来、共有スペースでの疾病伝播のリスクを軽減するために、携帯電話の画面、キーボード、病院のデスクトップなどの頻繁に触れる表面で使用されることが期待されているという。
報告書は、オフィスや病院などの公共環境では、ウイルス粒子を含む小さな飛沫を吸入することで感染する可能性や、ドアハンドルやカウンタートップなどの汚染された表面との接触により感染する可能性があると指摘している。材料科学の分野におけるこの新たな発展は、非常に小さな「スパイク構造」の助けを借りてこの問題を軽減しようとしています。
この新素材はシリコン製で反射防止特性があり、肉眼では黒く見えます。鍵となるのは、表面に配置された非常に鋭い先端を持つ多数のナノピラーです。これらの構造はウイルス粒子の脂質外膜を突き破り、ウイルスを「収縮」させ、元の構造的完全性を失う可能性があります。研究によると、この方法でウイルスが破壊されると、その感染力は 6 時間以内にほぼ完全に排除されます。
この効果を検証するために、研究チームは一般的な呼吸器ウイルスであるヒトパラインフルエンザウイルス 3 型 (hPIV-3) の液滴を 2 つの異なるシリコン表面に配置し、比較実験を行いました。1 つは数百万の小さなスパイクで覆われたナノテクスチャー表面で、もう 1 つは滑らかで平らなシリコン表面でした。研究者らは、高性能顕微鏡と実験室の感染力検査法を使用して、最長6時間の観察期間中にウイルスとさまざまな表面組織との相互作用を追跡した。
実験結果によると、これらのマイクロスパイクは無数の細い針のようなもので、ウイルスの外側にある保護脂肪膜を直接突き刺し、ウイルス粒子を崩壊させて構造安定性を失う可能性があります。対照的に、滑らかな表面に留まったウイルスは、ほとんど無傷で危険なままですが、そのようなとがった表面では、感染性ウイルスの 96% が 6 時間以内に死滅しました。これは、この機械的な「ナノスパイク」設計が、有毒化学物質に頼らずに病原体を効果的に不活化できることを示しています。
ナノテクスチャー材料に関する既存の研究を組み合わせることで、研究チームはこの技術が理論的にはSARS-CoV-2、呼吸器合胞体ウイルス（RSV）、ライノウイルス（RV）、ヒトコロナウイルスNL63を含むさまざまなウイルスに対して同様の役割を果たすことが期待されると考えている。ただし、これらのウイルスを 1 つずつ具体的に検査することは行われていません。さらに、この材料は特定の細菌の抑制にもある程度の有効性を示しており、その応用可能性が抗ウイルスシナリオに限定されない可能性があることを示しています。
研究者らは、この成果により、新しい安全素材や表面コーティングの開発の余地が開かれ、将来的には日用品の衛生的安全性を向上させるために広く使用できる可能性があると考えている。この論文の筆頭著者であるサムソン・マー氏は、将来的には、携帯電話の画面、キーボード、病院のデスクトップなどの表面がこのフィルムで覆われているのを見ることができるようになるかもしれないと述べた。このフィルムは、刺激の強い化学物質を使用せずに、接触後にウイルスを迅速に不活化することができる。同氏はまた、同チームが開発した金型はロールツーロール製造プロセスに適応できるため、将来的には既存の工場設備を使って抗ウイルスプラスチックフィルムが大規模に生産されることが期待されると指摘した。
ただし、実験室での結果から商用アプリケーションに移行するには、さらなる最適化が必要です。研究者らは、次のステップは、ウイルスを殺す材料の効率を高めるためにナノテクスチャーの設計を改良し続けることだと述べた。マー氏は、ナノピラーがより密に配置されると、より多くのスパイクが同じウイルス粒子に同時に作用することができ、それによってウイルスの殻が破壊限界まで引き伸ばされ、破壊効果がさらに高まると説明した。
研究成果は「Advanced Science」に掲載されたとのこと。