| Die durch Tröpfcheninfektion, Aerosole und kontaminierte Oberflächen erfolgende, rasche Übertragung des Coronavirus SARS-CoV-2 (severe acute respiratory syndrome coronavirus type 2) hat während der COVID-19-Pandemie die Notwendigkeit effizienter und sicherer Dekontaminationsmethoden für persönliche Schutzausrüstung (PSA) und Oberflächen verdeutlicht. Herkömmliche Methoden wie ultraviolette Strahlung, Hitze und flüssige Chemikalien, können Materialien beschädigen oder bieten keine umfassende Desinfektion. Materialfreundliche und nachhaltige Alternativen sind daher gefragt. Nanomaterialien bieten einen vielversprechenden Ansatz, da ihre antiviralen Eigenschaften bereits gut etabliert sind. In dieser Studie wurde die antivirale Aktivität und die zugrunde liegenden Mechanismen der Zinkoxid-Nanopartikel (ZnO-NP-45 und ZnO-NP-76) gegen die SARS-CoV-2-Varianten Delta und Omikron untersucht. Diese Nanopartikel sind aufgrund ihres umweltfreundlichen und effizienten Syntheseprozesses von besonderem Interesse. Virusneutralisationstest in Zellkultur mit menschlicher Lungenepithelzellen (Calu-3) zeigten, dass ZnO-NP-45 in einer Konzentration von 20 mg/ml eine starke Inaktivierung (Faktor 106) für beide Virusvarianten erreichte, während ZnO-NP-76 eine nicht einheitliche antivirale Wirkung zeigte. Um die Gründe für diese unterschiedliche Aktivität zu untersuchen, wurden die Partikel hinsichtlich ihrer Größenverteilung und Oberflächenladung charakterisiert. ZnO-NP-45 erwies sich als polydispers, mit Partikeln zwischen 30 bis 60 nm, während ZnO-NP-76, mit Partikeln zwischen 60 und 92 nm, weniger polydispers war. Zur weiteren Untersuchung der antiviralen Mechanismen wurde die Produktion von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) in vitro sowohl im Dunkeln als auch unter konstanter Belichtung bei 4200 Lux gemessen. Die Belichtung führte insbesondere bei ZnO-NP-45 zu einer erhöhten Produktion von Wasserstoffperoxid, wogegen bei den anderen Nanopartikel kein signifikanter Anstieg der ROS-Produktion gezeigt werden konnte. Die erhöhte ROS-Produktion könnte zur Virusinaktivierung beitragen, was ZnO-NP-45 für antivirale Oberflächenbeschichtungen besonders geeignet erscheinen lässt. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass Zinkoxid-Nanopartikel, insbesondere ZnO-NP-45, eine starke antivirale Aktivität gegen SARS-CoV-2 aufweisen. Damit positionieren sie sich unter anderem als potenzielle Wirkstoffe für die Anwendung als antivirale Beschichtung von Filtern oder PSA, um den Schutz der Nutzer im Gesundheitswesen sowie in öffentlichen Bereichen zu verbessern. |
