나노 규모의 구리 및 은박막 시스템은 항바이러스 및 항균 특성의 차이를 나타냅니다.

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 7193(2022) 이 기사 인용

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현재의 코로나바이러스 질병 19(COVID-19) 전염병은 감염 위험을 완화하기 위해 신속하게 구현할 수 있는 간단하고 효율적인 예방 전략의 필요성을 보여줍니다. 다양한 표면에는 오랜 항균 특성이 있으며 박테리아 감염 예방에 대해 잘 설명되어 있습니다. 그러나 많은 바이러스에 대한 영향은 깊이 연구되지 않았습니다. 코로나19 상황에서 구리(Cu) 및 은(Ag) 코팅을 포함한 여러 표면은 바이러스 전파를 늦추기 위해 쉽게 구현할 수 있는 효율적인 항바이러스 조치로 설명되었습니다. 이 연구에서 우리는 얇은 Cu 필름 또는 Cu/Ag 초박 바이메탈 나노패치로서 마그네트론 스퍼터링에 의해 Cu로 코팅된 표면에서 중증 급성 호흡기 증후군 코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)에 대한 항바이러스 특성을 발견했습니다. 그러나 잘 알려진 항균 특성과는 대조적으로 바이러스 역가에 대한 Ag의 효과는 관찰되지 않았습니다. 전기화학적 희생 양극 메커니즘을 기반으로 한 Ag 이온 방출 역학의 추가 향상은 항바이러스 활성을 증가시키지 않았습니다. 이러한 결과는 Cu 및 Ag 박막 시스템이 구현 시 고려해야 할 항바이러스 및 항균 특성에 상당한 차이가 있음을 분명히 보여줍니다.

Cu 및 Ag는 수세기 동안 항균제로 알려져 있었지만 의료 분야에서는 항생제 내성 미생물의 출현이 증가함에 따라 지난 몇 년간 이러한 금속이 르네상스를 경험했습니다. 수많은 소비자 제품에 이러한 금속을 적용하는 것 외에도 다양한 생체 재료 또는 의료 환경에서 임플란트 및 장치의 박테리아 정착을 방지하거나 병원 감염을 줄이기 위해 병원 위생 절차를 지원하는 데 사용됩니다. 특히 코로나바이러스감염증-19(COVID-19)를 일으키는 중증급성호흡기증후군 코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 대유행 확산은 바이러스 전파 통제에 기여하는 효과적인 공중 보건 개입 전략의 필요성을 예시했습니다. 그러나 부착된 바이러스 입자를 비활성화하여 오염된 표면에서 바이러스 전파를 방해할 수 있는 항바이러스 표면의 개발은 바이러스와 비교하여 미생물의 고유 특성이 다르기 때문에 어렵습니다.

Cu와 Ag는 모두 광범위한 항균 활성(박테리아, 곰팡이 및 바이러스)을 발휘하며 둘 다 미생물의 광범위한 표적을 공격하므로 미생물 내성을 유발하는 발생률이 낮습니다1,2,3.Ag의 항균 활성은 다음과 밀접한 관련이 있습니다. 산화적 용해에 의해 형성되는 Ag 이온(Ag+)의 방출과 대조적으로, 0가 Ag(Ag0)는 비교할 만한 항균 활성을 발휘하지 않습니다2,4,5,6. Ag+ 이온은 세포막 및 세포벽 구성 요소, 티올 리간드(예: 대사 효소의 설프히드릴 그룹, 핵산 등)와 같은 세포 내 다양한 ​​생체분자와 상호 작용합니다. 또한 Ag+ 이온으로 인해 활성산소종(ROS)이 생성되어 유해한 산화 스트레스 효과를 유발합니다2,7,8. 일반적으로 결과는 생체분자 손상과 그에 따른 세포 기능 장애로, 최종적으로는 박테리아 증식을 살균 효과까지 억제합니다. Ag 나노입자9를 사용하여 Ag+ 방출 표면적을 증가시켜 Ag의 항균 효율을 향상시킬 수 있습니다. 또한 최근에는 전기화학적 희생 양극 메커니즘을 기반으로 Ag+ 방출 역학을 향상시키는 개념을 제시했습니다. 전해 환경(예: 생물학적 유체) 내에서 더 귀한 금속(Au, Pt, Pd 또는 Ir)과 Ag의 결합으로 덜 귀한 Ag가 더 귀한 부분을 위해 부식됩니다("희생"됨). 우리는 그러한 희생 양극 표면이 전기화학적으로 유도된 Ag의 향상된 용해로 인해 훨씬 ​​더 높은 총 Ag+를 갖는 순수한 Ag 표면에 비해 훨씬 더 높은 항균 효과를 발휘한다는 것을 입증했습니다. Ag의 항균 활성은 잘 알려져 있지만 Ag의 항바이러스 효과를 설명하는 연구는 거의 없으며 대부분 Ag 나노입자를 다루고 있습니다. 최근, 얼굴 마스크에 스퍼터링된 Ag 나노클러스터/실리카 복합재의 바이러스 살균 효과가 보고되었습니다14.