Sistemas de filmes finos de cobre e prata em nanoescala exibem diferenças em propriedades antivirais e antibacterianas

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 7193 (2022) Citar este artigo

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A atual pandemia da Doença de Coronavírus 19 (COVID-19) exemplificou a necessidade de estratégias de prevenção simples e eficientes que possam ser implementadas rapidamente para mitigar os riscos de infecção. Várias superfícies têm uma longa história de propriedades antimicrobianas e são bem descritas para a prevenção de infecções bacterianas. No entanto, seu efeito em muitos vírus não foi estudado em profundidade. No contexto do COVID-19, várias superfícies, incluindo revestimentos de cobre (Cu) e prata (Ag), foram descritas como medidas antivirais eficientes que podem ser facilmente implementadas para retardar a transmissão viral. Neste estudo, detectamos propriedades antivirais contra o Coronavírus-2 da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS-CoV-2) em superfícies revestidas com Cu por pulverização catódica de magnetron como filmes finos de Cu ou como nanopatches bimetálicos ultrafinos Cu/Ag. No entanto, nenhum efeito do Ag nos títulos virais foi observado, em claro contraste com suas conhecidas propriedades antibacterianas. O aumento adicional da cinética de liberação de íons Ag com base em um mecanismo de ânodo de sacrifício eletroquímico não aumentou a atividade antiviral. Esses resultados demonstram claramente que os sistemas de filme fino de Cu e Ag exibem diferenças significativas nas propriedades antivirais e antibacterianas que precisam ser consideradas na implementação.

Cu e Ag são conhecidos como agentes antimicrobianos há séculos, no entanto, na área médica, esses metais experimentaram um renascimento nos últimos anos devido ao crescente surgimento de microrganismos resistentes a antibióticos. Além das aplicações desses metais em vários produtos de consumo, eles são usados ​​em vários biomateriais ou ambientes de saúde para prevenir a colonização bacteriana de implantes e dispositivos ou para apoiar procedimentos de higiene hospitalar para reduzir infecções hospitalares. Especialmente a disseminação pandêmica do Coronavírus-2 da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS-CoV-2), causador da Doença do Coronavírus 19 (COVID-19), exemplificou a necessidade de estratégias eficazes de intervenção em saúde pública que contribuam para o controle da transmissão do vírus. No entanto, o desenvolvimento de superfícies antivirais que são capazes de inativar as partículas virais aderentes e, assim, impedir a transmissão do vírus a partir de superfícies contaminadas é um desafio devido às diferentes propriedades inerentes dos micróbios em comparação com os vírus.

Ambos, Cu e Ag, exercem ampla atividade antimicrobiana (bactérias, fungos e vírus) e apresentam baixa incidência de indução de resistência microbiana, pois ambos atacam uma ampla gama de alvos em microrganismos1,2,3. A atividade antibacteriana de Ag está fortemente relacionada a a liberação de íons Ag (Ag+) que são formados por dissolução oxidativa, enquanto, ao contrário, Ag zero-valente (Ag0) não exerce atividade antibacteriana comparável2,4,5,6. Os íons Ag+ interagem com uma variedade de biomoléculas dentro de uma célula, como membrana celular e componentes da parede celular, ligantes tiol, por exemplo, grupos sulfidrila de enzimas metabólicas ou ácidos nucleicos e outros. Além disso, espécies reativas de oxigênio (ROS) são geradas devido aos íons Ag+ que levam a efeitos nocivos do estresse oxidativo2,7,8. Em geral, as consequências são danos às biomoléculas e subsequentes disfunções celulares que finalmente inibem a proliferação bacteriana até efeitos bactericidas. A eficiência antibacteriana de Ag pode ser aumentada por um aumento na área de superfície de liberação de Ag+ usando, por exemplo, nanopartículas de Ag9. Além disso, recentemente, apresentamos um conceito para aumentar a cinética de liberação de Ag+ com base em um mecanismo de ânodo de sacrifício eletroquímico10,11,12. Pela combinação de Ag com um metal mais nobre (Au, Pt, Pd ou Ir) dentro de um ambiente eletrolítico (como fluidos biológicos), o Ag menos nobre corrói em favor da parte mais nobre (é "sacrificado"). Demonstramos que tais superfícies de ânodo de sacrifício exercem efeitos antibacterianos muito mais altos em comparação com superfícies de Ag puro com Ag+ total muito maior devido à dissolução aumentada de Ag impulsionada eletroquimicamente. Embora a atividade antibacteriana do Ag seja bem compreendida, poucos estudos descrevem os efeitos antivirais do Ag e a maioria deles trata de nanopartículas de Ag13. Recentemente, foi relatado um efeito virucida de nanoaglomerado de Ag pulverizado/composto de sílica em máscaras faciais14.