뾰족한 실리콘 표면으로 바이러스를 찔러 확산 방지

항바이러스 표면

코로나19 팬데믹은 표면을 깨끗하게 유지하는 것이 얼마나 중요한지를 강조했습니다. 하지만 이는 감염 확산을 통제하려는 병원 및 기타 민감한 지역에겐 새로운 소식이 아니었습니다.

소독제로 정기적인 청소가 이 위험을 통제하기 위한 일반적인 관행입니다.

구리의 항균 특성을 활용하기 위해 문 손잡이와 기타 표면을 구리로 만들려는 시도가 있었습니다. 구리 문 손잡이는 평균 59% 감소를 보였으며, 구리 손잡이 난간은 평균 33% 감소를 보였습니다.

하지만 금속 기반 바이오사이드 표면은 인간 세포와 환경에 독성이 있을 수 있고, 비용이 매우 비싸며, 부식되기 쉽습니다.

항생제 내성이 증가하는 상황에서, 화학 물질에 의존하지 않는 새로운 박테리아 살균 방법을 찾는 것이 점점 더 큰 관심사입니다.

출처: 항생제

바이러스는 박테리아보다 훨씬 작고 금속 이온에 덜 민감하기 때문에 더욱 복잡합니다. 바이러스가 대부분의 공기 전파 감염을 일으키므로, 바이러스를 훨씬 높은 효율로 죽일 수 있는 다른 해결책이 필요합니다.

그러한 해결책 중 하나는 나노기술에서 나올 수 있으며, 이는 반도체 제조에 일반적으로 사용되는 실리콘 웨이퍼를 항바이러스 표면으로 변형하는 것을 포함합니다.

바이러스를 찌르는 실리콘 나노스파이크

호주(University of Melbourne, RMIT University, Monash University, Swinburne University of Technology)와 스페인 University Rovira I Virgili, 일본 KAITEKI Institute, 그리고 CSIRO Manufacturing (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation)이 협력하여 새로운 유형의 실리콘 표면을 만들었습니다.

매끄러운 실리콘 웨이퍼에 이온을 폭격함으로써, 그들은 전략적으로 일부 물질을 제거했습니다. 그 결과 두께 2nm, 높이 290nm인 일련의 나노스파이크가 남았습니다.

출처: RMIT University

이 아이디어는 잠자리와 같은 곤충의 날개에 있는 생물학적 스파이크에서 영감을 받았으며, 이 스파이크는 박테리아와 곰팡이 세포를 관통하여 질병을 억제하는 데 도움을 줍니다 이전에 RMIT 팀에 의해 연구된.

하지만 바이러스는 박테리아보다 훨씬 작기 때문에, 생물학적 스파이크보다도 더 작은 유형의 스파이크가 필요했습니다.

이때 스페인 연구진이 참여하여, 바이러스와 스파이크 간의 상호작용을 컴퓨터 시뮬레이션으로 만든 뒤, 다른 연구진과 협력하여 테스트를 진행했습니다.

출처: ACS Publication

시험에 사용된 바이러스는 인간 파라인플루엔자 바이러스 hPIV-3으로, 가장 병원성이 강한 혈청형이며 기관지염, 폐렴 및 크루프를 일으킵니다.

전자 현미경을 사용한 결과, 실리콘 스파이크가 바이러스 입자를 관통하고 몇 시간 안에 파괴할 수 있음을 확인했습니다. 전체적으로 96%의 바이러스가 파괴되거나 복제 능력을 잃어 감염을 일으킬 수 없게 되었습니다.

출처: RMIT University

항바이러스 나노스파이크의 다음 단계

연구진은 주로 바이러스에 초점을 맞추었지만, 스파이크가 박테리아에도 영향을 미칠 수 있음을 발견했습니다.

예를 들어, 면역 저하 환자와 병원에서 특히 공기 감염을 일으키는 주요 박테리아인 P. aeruginosa는 18시간 후에 15%의 세포가 비생존 상태가 되었습니다. 병원에서 위험하고 치료가 어려운 감염을 일으키는 항생제 내성 박테리아인 S. aureus에서는 35%의 사망률을 보이며 결과가 더욱 좋았습니다.

전자 현미경 관찰을 통해 박테리아가 실리콘 나노스파이크에 의해 관통되고 있음을 확인했습니다.

출처: ACS Publication

연구진은 스파이크 간 간격이 작을수록 바이러스에 더 큰 기계적 스트레스를 가해 효율이 증가할 가능성이 있음을 발견했습니다.

그들은 이제 가장 효과적이고 광범위한 항바이러스 표면을 찾기 위해 실리콘 나노구조의 변형, 다양한 재료 및 다양한 바이러스를 조사할 예정입니다.

잠재적으로, 항바이러스와 항균 모두 효율적으로 작동할 수 있는 표면이 이상적일 것입니다.

항바이러스 표면 기업

1. Bio-Gate (BIG1.DE)

Bio-Gate는 항바이러스 및 항균 코팅을 포함한 위생 제품을 전문으로 합니다. 여기에는 은과 폴리실록산으로 제작된 HyProtect, 은과 폴리실록산으로 만든, 그리고 MicroSilver, 미세 다공성 은 첨가제로 만든가 포함됩니다.

이 제품들은 섬유, 폴리머, 매트리스 폼에 스프레이 형태나 래커/바니시 형태로 추가될 수 있습니다. 최근 몇 년간, 이 회사는 임플란트 제조업체와 협력하여 Hydroprotect를 의료 임플란트에 추가하기도 했습니다.

현재 이 회사는 주로 은 기반 바이오사이드 제품에 집중하고 있지만, 본 기사에서 논의된 실리콘 나노스파이크와 같은 혁신적인 나노구조에도 진출할 예정입니다.

2. Polygiene (POLYG)

Polygiene는 특히 섬유용 항균 및 탈취 처리를 전문으로 하는 기업입니다. 또한 은염화물을 기반으로 한 항바이러스 처리제 Polygiene ViralOff를 보유하고 있으며, 이는 항탈취 솔루션 Polygiene StayFresh와 동일한 원리로 작동합니다.

또한 Polygiene OdorCrunch 제품에 실리카 입자를, Polygiene StayFreshBIO에 식물성 물질을, Polygiene ShedGuard에 폴리머를 사용합니다.

스웨덴 기업은 주로 유럽과 아시아 태평양 지역에서 판매되며, 스포츠·아웃도어 및 산업 부문이 매출의 절반을 차지합니다.

출처: Polygiene

이 회사는 제품 라인을 확대하고 있습니다. 2024년 초에는 청결한 표면, 실내 및 벽 마감용으로 LEXAN 및 CLINIWALL 시트를 추가했습니다. 이러한 시트는 높은 오염 방지 효과를 가지고 있어 병원 및 공공 시설에서 사용됩니다.

그룹은 또한 올해 말 자동차 부문에 진입할 것으로 기대하고 있습니다.

활동 분야의 확대, 최근 의료 분야 진출, 그리고 이미 바이오사이드 효과를 위해 사용되는 다양한 재료는 이 회사가 해당 기술이 성숙했을 때 실리콘 나노스파이크와 같은 혁신적인 솔루션을 채택할 산업 주체 중 하나가 될 수 있음을 시사합니다.