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Il nitruro di silicio mostra la capacità potente di neutralizzazione SARS-CoV-2

Un nuovo studio pubblicato sul bioRxiv* del " server " della pubblicazione preliminare nell'agosto 2020 indica che il nitruro di silicio composto artificiale, che è utilizzato in innesti medici e nelle alte applicazioni meccaniche di assistenza tecnica della prestazione, è capace di inattivazione del coronavirus 2 (SARS-CoV-2) di sindrome respiratorio acuto severo alle concentrazioni varianti senza causare la citotossicità delle cellule. Ciò che trova dovrebbe essere studiata per sviluppare i disinfettanti per rimuovere il virus dalle superfici, impedicenti la sua diffusione.

Trasmissione virale via aria, Fomites e superfici

I virus sono conosciuti per spargersi via i fomites e le superfici contaminate. Questa via della trasmissione è di preoccupazione quando queste superfici si presentano negli ambienti ammucchiati in cui le persone infettate sono probabili essere presenti ad alta densità. Ciò include i banchi, case di cura ed ospedali e asili.

Lo starnuto, tossire, cantare e giocare gli strumenti di vento sono stati associati con la trasmissione dell'aerosol dei virus respiratori quale SARS-CoV-2. Eppure, il fatto rimane che la contaminazione delle mani e delle superfici dalle goccioline respiratorie è una motivazione importante per la diffusione continua del virus. Ciò sta attirando oggi l'attenzione intensa poichè COVID-19 ha raggiunto la comunità sparsa in molti hotspot intorno al mondo.

È stabilito che i virus siano capaci della sopravvivenza del lungo termine su molte superfici. Il coronavirus patogeno più iniziale SAR-CoV, che era responsabile dello scoppio 2002*2004 di sindrome respiratorio acuto severo, è stato trovato per sopravvivere a per i fino a 9 giorni in sospensione ed i 6 giorni nello stato secco. Un altro coronavirus patogeno, HuCoV-229E, che è responsabile delle infezioni respiratorie superiori in esseri umani, è stato trovato per vivere per i fino a 5 giorni su varie superfici, da vetro ad acciaio inossidabile.

Il virus corrente, SARS-CoV-2, egualmente è stato in tensione individuato a fino a 72 ore su plastica, su rame e su cartone e per i fino a 7 giorni sulle maschere chirurgiche. Quindi, l'esigenza di efficace metodo di superficie della disinfezione sta stampando.

Una generalità pittorica del metodo di collaudo antivirale.
Una generalità pittorica del metodo di collaudo antivirale.

Disinfezione delle superfici

Le varie tecnologie sono state usate, compreso i disinfettanti, l'irradiamento e l'uso dei metalli come rame, zinco, ferro ed argento, che inattivano rapido i virus. Le leghe di rame, per esempio, sono usate per creare le superfici antimicrobiche nelle strutture ospedaliere e per ridurre l'incidenza delle infezioni nosocomiali.

I disinfettanti trovati per essere efficaci in questa situazione includono gli ammonio quaternari come il cloruro di ammonio. Questi interrompono la busta protettiva del lipido del virus e così la inattivano. Questi composti quindi sono usati per pulire le superfici di sanità e per eliminare le particelle virali persistenti.

Gli innesti spinali del nitruro di silicio mostrano i gradi di infezione molto bassi

Lo studio corrente mette a fuoco sul nitruro di silicio, Si3N4, che è un ceramico dell'non ossido usato nell'ambito di approvazione di FDA per l'ambulatorio spinale dell'innesto. Tali unità hanno indicato che i risultati a lungo termine sono eccellenti quando il nitruro di silicio è usato per sia lombare che la fusione cervicale, confrontata ad altri biomateriali utilizzati nelle simili situazioni come l'osso innesta, titanio e polyetheretherketone.

In un ambiente acquoso, gli innesti spinali del nitruro di silicio sono idrolizzati dalla superficie, rilasciante l'ammoniaca al livello microscopico. Questa molecola poi è convertita in ammonio, in protossido d'azoto ed in specie reattive dell'azoto, che sopprimono la crescita e la proliferazione dei batteri. Ciò è forse la ragione per i beni antibatterici intrinsechi di questo composto e perché il suo uso in innesti spinali è associato con un'incidenza più bassa delle infezioni batteriche, in basso quanto 0,006%, contrariamente agli altri biomateriali che hanno su un'incidenza dell'infezione quanto ~3% - 18%.

Attività Virucidal di Si3N4

Quando i virus sono stati esposti ad una soluzione acquosa di nitruro di silicio, ha inattivato i virus come il virus dell'influenza H1N1, l'enterovirus e il calicivirus felino. I documenti più in anticipo hanno riferito che il nitruro di silicio nella sospensione acquosa egualmente inattiva SARS-CoV-2 come pure gli ioni di rame. Tuttavia, un vantaggio significativo è che il nitruro di silicio non è citotossico alle cellule di mammiferi, a differenza di rame.

I ricercatori nello studio corrente provato per determinare che l'esposizione al nitruro di silicio non sarebbe stata tossica alle cellule di mammiferi in vitro ma inattiverebbero il virus ad un dipendente di tariffa sulla durata e sulla dose dell'esposizione.

Si3N4 non pregiudica l'attuabilità delle cellule

Hanno trovato che quando hanno usato le sospensioni del nitruro di silicio a 5, 10, 15 e 20% (p/V), sulle celle di Vero nella cultura, là non era differenza nell'attuabilità delle cellule a 24 o 48 ore dopo l'esposizione ad alcuna concentrazione eccetto con il più alto. Infatti, l'attuabilità delle cellule è migliorato da circa 10% a 48 ore dopo l'esposizione alle sospensioni di 10% e di 5% per 10 minuti. Ciò suggerisce un effetto stimolatore del nitruro di silicio sulla crescita o sul metabolismo delle cellule.

A p/V di 20%, l'attuabilità delle cellule ha mostrato un piccolo declino, di circa 10%, a 48 ore dopo l'esposizione al nitruro di silicio.

Si3N4 inattiva SARS-CoV-2

I ricercatori egualmente hanno trovato che alle stesse concentrazioni, l'esposizione del nitruro di silicio inattivazione causata di SARS-CoV-2, come valutato dall'analisi della placca. Quei virus che sono stati esposti ai media della coltura cellulare hanno mostrato 4,2 x 103 PFU/mL. Al contrario, tutte le concentrazioni di Si3N4 hanno ridotto i titoli virali alle dimensioni varianti. Ad un minuto dell'esposizione ad una sospensione di 5%, il titolo virale è andato giù da 0,8 log10, con una sospensione di 10% da 1,2 log10, a 15% da 1,4 log10 e con una sospensione di 20% da 1,7 log10. La stessa tendenza è stata osservata a 5 e 10 minuti.

Questa riduzione del titolo virale corrisponde ad inibizione di 85%, di 93%, di 96% e di 98% di particelle virali alle sospensioni di 5%, di 10%, di 15% e di 20%, rispettivamente. L'inibizione è quasi 100% quando l'esposizione è continuata per le durate più lunghe ed alle più alte concentrazioni, quali 10 minuti a p/V di 20%.

Quindi, i ricercatori osservano, Si3N4 non ha un forte effetto inibitorio su proliferazione SARS-CoV-2 ma effetto citotossico sulle cellule di mammiferi.

Implicazioni

I ricercatori dicono che questi risultati sono notevoli poiché un singolo minuto dell'esposizione ad una soluzione di 5% di nitruro di silicio riduce il numero delle particelle virali attive di 85%. Eppure, la cella come minimo è influenzata anche 48 ore dopo l'esposizione ad una concentrazione in 20% della sostanza. Ciò è d'accordo con la ricerca priore che mostra che quel Si3N4 ha “un effetto doppio„ notevole in quanto non solo produce l'inattivazione virale ma egualmente sopprime la formazione di biofilm batterico, ma risparmia le cellule di mammiferi.

È egualmente concorde con un altro studio recente che mostra il virus da inattivare rapido tramite l'esposizione al nitruro di silicio di 15% come pure altri dati che collegano questo agli effetti antivirali di Si3N4 su un intervallo dei virus a RNA unico incagliati pure, come detto precedentemente.

Ciò suggerisce una gamma di applicazioni, quali i fabbricati di sviluppo per dispositivi di protezione individuale come le maschere e le superfici sui punti comune-commoventi di mobilia.

Meccanismo di inattivazione virale

I ricercatori suggeriscono parecchi atti antivirali di Si3N4, quale la capacità del materiale di rilasciare l'ammoniaca rilasciata ad una tariffa lenta e controllata dalla superficie. Ciò provoca le specie reattive dell'azoto che spezzettano il RNA virale.

Secondariamente, l'ammoniaca egualmente provoca gli elettroni liberi e i silanols con un'eccessiva carica negativa nelle soluzioni acquose.

In terzo luogo, la superficie del nitruro di silicio porta i gruppi amminici protonated, Si-NH3+, che sono simili all'estremità della lisina del N-terminale del virus, NH3 di c. Ciò ha potuto piombo all'associazione non Xerox del virus a questo materiale ed alla sua inattivazione successiva.

Il nitruro di silicio ha parecchie funzionalità superiori sopra altre superfici antimicrobiche potenziali in quanto continua ad offrire l'attività antivirale continua a causa di queste reazioni idrolitiche che hanno luogo alla sua superficie, piuttosto che un singolo atto disinfettante che richiederà le applicazioni ripetute e meticolose. Inoltre, anche se il rame è conosciuto per avere attività virucidal potente, è egualmente tossico alle celle. D'altra parte, gli innesti Si3N4 sono stati in uso per anni con riuscita tolleranza nel corpo umano.

Per concludere, Si3N4 è un materiale altamente versatile. È stato utilizzato nel modulo sinterizzato per preparare i polimeri, vetri bioactive ed altri ceramica e rivestimenti compositi che promuovono la crescita dell'osso e conservano i sui beni antibatterici.

Malgrado questi ovvi vantaggi, lo studio è limitato mediante l'uso di Si3N4 verniciato in polvere piuttosto che il materiale reale del innesto-grado. Quindi, ulteriore ricerca è richiesta per dimostrare che una volta usata come componente di un materiale o di una mano, come la vernice, il metallo, il fabbricato, o ceramico, continui a conservare l'attività di virucide.

Per ogni applicazione, il trattamento chimico che è alla base dell'eluizione di ammoniaca e della sua conversione nei composti virucidal avrà bisogno dell'ottimizzazione. Gli adeguamenti possono anche essere richiesti di aumentare la tariffa della versione di questi composti alterando la composizione di questo modulo verniciato di Si3N4, per accrescere la sua efficacia contro i virus ed i batteri e la sua sicurezza alle cellule ospiti.

Per concludere, è ancora poco chiaro se le sospensioni acquose sono necessarie vero o il contatto fisico semplice con le particelle Si3N4 è abbastanza per inattivare il virus - o entrambi sono richiesti nell'unisono.

I ricercatori riassumono, “mentre Si3N4 non è adatto ad ingestione o ad inalazione, la sua attività antivirale, che non è limitata a SARS-CoV-2, suggerisce che possa essere una piattaforma fortuita per costruire le superfici ed i dispositivi di protezione individuale per scoraggiare la persistenza virale e quindi gestiscono la diffusione di COVID-19 e di altre malattie.„

Avviso *Important

il bioRxiv pubblica i rapporti scientifici preliminari che pari-non sono esaminati e, pertanto, non dovrebbero essere considerati conclusivi, guida la pratica clinica/comportamento correlato con la salute, o trattato come informazioni stabilite.

Journal reference:
Dr. Liji Thomas

Written by

Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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