液体金属のコーティングにより、効果的な抗ウイルス、抗菌性のある生地を実現

液体金属のコーティングにより、効果的な抗ウイルス、抗菌性のある生地を実現化学

国際的な研究チームは、液体ガリウムを用いて抗ウイルス・抗菌コーティングを開発し、フェイスマスクを含むさまざまな布地でテストを行いました。

このコーティングは、従来の金属コーティングよりも強力に布地に付着し、いくつかの一般的な病原菌を5分以内に99%駆除することができました。

「病院で寝具や衣類、フェイスマスクなどに使われている布地には、微生物が長期間にわたって付着しています。銅や銀などの金属表面コーティングは、これらの病原体を根絶するための効果的な方法ですが、多くの金属粒子コーティング技術には、不均一性、処理の複雑さ、接着性の低さなどの問題があります。」と語るのは、本研究に関する論文の共同執筆者で、ノースカロライナ州立大学のカミーユ&ヘンリードレイファス化学・生物分子工学教授のMichael Dickey氏です。

ノースカロライナ州立大学、韓国の成均館大学(SKKU)、オーストラリアのRMIT大学のDickey氏らは、布地に金属コーティングを施す、シンプルでコスト効率の高い方法の開発に着手しました。

まず、液体のガリウム(Ga)をエタノール溶液に入れ、音波を使ってGaのナノ粒子を生成しました(超音波処理)。

次に、このナノ粒子溶液を布地にスプレーで塗布すると、エタノールが蒸発してガリウムが繊維に付着しました。

次に、ガリウムを塗布した布地を硫酸銅の溶液に浸すと、自然発生的なガルバニック置換反応が起こります。

この反応により、布地に銅が付着し、液体金属の銅合金ナノ粒子のコーティングが形成されます。

このコーティングを施した布地の抗菌性を調べるため、研究チームは布地に3種類の一般的な微生物を付着させました。

コーティングされた繊維。

コーティングされた繊維。©Vi Khanh Truong

黄色ブドウ球菌、大腸菌、カンジダ・アルビカンスです。

これらの微生物は、コーティングされていない布地上で活発に増殖します。

銅合金でコーティングされた布地は、5分以内に99%以上の病原菌を駆除し、銅だけでコーティングされた対照サンプルよりもはるかに高い効果を発揮しました。

研究チームは、ノースカロライナ州立大学ウイルス学助教授のElisa Crisci氏、ノースカロライナ州立大学生物科学准教授のFrank Scholle氏と共同で、このコーティングがウイルスにも効果があることを示しました。

このコーティング剤は、ヒトのインフルエンザ(H1N1)とコロナウイルス(SARS-CoV-2と同じ仲間のHCOV 229E)に対してテストされました。

その結果、5分後にはウイルスを駆逐することができました。

RMIT大学の副学長特別研究員で、フルブライト奨学生であり、本研究の共同執筆者であるVi Khanh Truong氏は、「この液体金属-銅でコーティングされた布地は、他の銅でコーティングされた表面や、銅と銀をそれぞれ使用した2つの市販の抗菌フェイスマスクと比べて、優れた抗菌性能を示すことが分かりました。」と述べています。

SKKUの博士研究員で、本研究の筆頭著者であるKi Yoon Kwon氏は、「この方法は、布地の金属コーティングを生成するための優れた方法であり、特に抗菌用途では、接着力と抗菌性能の両方の点で優れています。」と述べています。

本研究の共同執筆者でSKKUの教授であるTaeil Kim氏は、「この方法は、銀などの銅以外の金属にも適用できる可能性があります。また、この方法はシンプルなので、大量生産に向けてスケールアップするのも比較的簡単なはずです。」と述べています。

Published by North Carolina State University. Ki Yoon Kwon et al, A Liquid Metal Mediated Metallic Coating for Antimicrobial and Antiviral Fabrics, Advanced Materials (2021). DOI: 10.1002/adma.202104298
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