Une étude rapporte des surfaces polymères auto-désinfectantes qui peuvent inactiver le SARS-CoV-2

Les surfaces avec des copolymères blocs anioniques peuvent inactiver différents virus en quelques minutes en rendant l’interface polymère-microbe très acide. De telles surfaces peuvent désinfecter en continu les surfaces sans qu’il soit nécessaire de réappliquer le désinfectant.

Le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2), à l’origine de la pandémie de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), est principalement transmis par les particules en suspension dans l’air. Cependant, des études ont montré que le virus peut rester actif plusieurs jours sur différentes surfaces. Toucher de telles surfaces contaminées puis toucher le visage peut également provoquer une infection.

De nombreuses méthodes de désinfection et d’assainissement ont été approuvées dans le monde entier, notamment des méthodes chimiques et radiatives. Les inconvénients de ces méthodes incluent leur utilisation continue et leur incapacité à empêcher la recontamination. L’utilisation répétée de désinfectants contenant des produits chimiques tels que des composés d’ammonium quaternaire peut également avoir des effets nocifs sur l’environnement.

Une autre stratégie serait de développer des matériaux auto-désinfectants capables de désinfecter en continu la surface. De tels matériaux comprennent généralement des métaux ou des oxydes métalliques. Les polymères cationiques sont un autre type de matériau utilisé pour les surfaces antibactériennes. D’autres types de polymères qui ont été utilisés sont des polymères photoréactifs, qui peuvent tuer une grande variété de microbes et rester actifs pendant de longues périodes.

Des chercheurs ont récemment signalé un nouveau type de matériel de désinfection à base de copolymères anioniques. Ces polymères sont chargés négativement et ont des groupes acide sulfurique sur leur squelette, et il a été démontré qu’ils tuent plusieurs types de bactéries et de virus. Le matériau agit en provoquant une chute brutale du pH, rendant la zone très acide à la surface du pathogène.

Dans une nouvelle étude, les chercheurs ont exploré comment ces matériaux inactivent les coronavirus en fonction du temps. Ils ont communiqué leurs résultats dans Sciences avancées.

Test de l’inactivation du virus avec le temps

Les auteurs ont utilisé trois types de polymères blocs anioniques à base de polystyrène, qui ont des blocs de différents types de polymères. L’un est un polymère disponible dans le commerce appelé BIAXAM^MT (nommé ici TESET), et les deux autres étaient des polymères sulfonés nommés TST et SEBS. Les polymères avaient différents niveaux de sulfonation.

Ils ont trouvé une inactivation complète du SARS-CoV-2 sur un type de matériau TESET en cinq minutes, le mécanisme considéré comme l’extrême acidité causée par les groupes d’acide sulfurique. La morphologie nanométrique du polymère change lorsqu’il entre en contact avec l’eau. Les groupes soufre sont exposés à la surface, ce qui entraîne une baisse du pH.

L’équipe a également observé un comportement similaire pour un autre coronavirus, HCoV-229E, sur les surfaces TESET. Un degré plus élevé de sulfonation est plus efficace pour inactiver le virus par rapport au polymère avec un nombre inférieur de groupes soufre. Ici, pour le polymère avec les groupes de soufre inférieurs, ils n’ont observé aucune inactivation même après 30 minutes, suggérant qu’il existe un niveau minimum de sulfonation requis pour l’activité virucide.

Alors que les polymères TESET sont des élastomères thermoplastiques, les polymères TST sont des plastiques relativement cassants. Ce polymère a également inactivé le HCoV-229E en environ 20 minutes, la capacité dépendant à nouveau de la quantité de sulfonation. Ces résultats suggèrent que ce type de polymère pourrait également inactiver d’autres virus.

Approche avantageuse

Les auteurs ont également testé l’activité virucide des polymères TESET à différentes températures. Ils ont découvert que le virus HCoV-229E était inactivé plus rapidement à des moments plus courts à mesure que la température augmentait. Mais, lorsqu’il a été testé plus longtemps, le virus a été inactivé plus rapidement à une température plus basse (20 minutes à 4 ºC et 25 ºC) qu’à une température plus élevée (30 minutes à 37 ºC). Cela peut être dû au fait que le pH augmente à des températures plus élevées, car les cations du milieu viral sont plus mobiles et neutralisent l’acide sulfurique.

Ainsi, ces polymères anioniques peuvent inactiver les virus en continu jusqu’à neutralisation des groupements acide sulfurique. Ils peuvent ensuite être rechargés par trempage dans des acides dilués pendant une courte période. Étant donné que l’inactivation dépend du pH de surface du matériau, une mesure du pH de surface peut servir de prédicteur de la capacité d’inactivation de ces matériaux.

Il est possible que d’autres polymères anioniques puissent également inactiver les virus. Nafion est un autre tel matériau utilisé principalement dans les piles à combustible. Lorsque les auteurs ont testé ce matériel pour l’inactivation virale, ils ont trouvé une inactivation virale similaire à TESET et TST.

L’un des avantages de l’approche de désinfection utilisant ce type de polymère est que puisqu’elle ne cible pas d’espèces chimiques spécifiques sur les agents pathogènes, il est peu probable qu’il y ait un danger de développement de résistance microbienne. Cette approche conviendra également aux microbes qui forment des spores protectrices ou qui ciblent de nombreux agents pathogènes pouvant exister sur les surfaces de manière synergique. Les polymères ne sont pas nocifs pour l’environnement et peuvent être recyclés.