国立先进产业技术综合研究所 [会长：石村和彦]（以下简称“AIST”）先进涂层技术研究中心 [研究中心主任：朱户淳] 微粒喷涂研究组研究小组组长（兼）相马光 研究主任：修实学园教育法人 [会长：西井康彦] 修实大学 [校长] 和美桑原]（以下简称“首里大学”）药学部与山田洋一讲师、上田刚二研究员、盐田纯子教授、工藤敏之教授等人合作，开发了一种技术，可制造即时且持久的抗病毒涂层。
这种抗病毒涂层生产技术包括新型冠状病毒（SARS-CoV-2）包膜病毒这是一种创建涂层的技术，可以浸渍并释放通常有效的表面活性剂。这次是AIST的技术“气溶胶沉积 (AD) 方法'' 通过氧化铝 (Al2O3) 制造的纳米多孔膜，广泛用于消毒氯己定 (CHX)显示出显着的抗病毒作用。利用新开发的技术，可以在不锈钢、玻璃、树脂等各种材料的表面形成室温下触感舒适的抗病毒涂层。由于其具有缓释效果，预计可用于难以频繁擦拭的场合。未来，我们将呼吁企业尽快实现商业化。
通过两种机制发挥作用的抗病毒涂层
作为预防新型冠状病毒感染的措施，人们应该戴口罩、勤洗手、避免人群、近距离和密切接触，这一点已广为人知。除了洗手之外，这些行为相当于避免通过吸入含有病毒的飞沫而感染的风险。模拟揭示了湿度和口罩对飞沫传播的有效性的影响，飞沫感染已被定位为主要感染途径。
另一方面，病毒在材料表面保持活性（传染性）的时间很大程度上取决于温度和湿度，有报道称其在低温和低湿度下保持传染性长达一周，因此在固体表面灭活病毒仍然是一个重要问题1), 2)酒精和稀释的清洁剂（表面活性剂）可以破坏包括新型冠状病毒在内的有包膜病毒的包膜，即使病毒表面的蛋白质发生突变，其有效性也保持不变，使其具有高度的通用性。
虽然用表面活性剂清洁很有效，但在公共场所经常被人们接触的物品（例如门把手、扶手和带子）很难经常清洁。这些产品需要在短时间内灭活抗病毒作用并保持其有效性，而材料的耐磨性、耐光性、甚至质地都是重要因素。在此背景下，需要一种具有优异质地和强度并且能够持续释放表面活性剂的涂料。
AIST大约20年来一直在研究和开发一种称为AD法的室温陶瓷涂层技术。该方法可在室温下在金属、树脂、玻璃等各种基材表面形成具有极强附着力和机械强度的纳米多孔陶瓷厚膜。
同时，在修济大学，我们一直在寻找针对传染病的有效药物，并从多个角度进行研究，不仅包括直接消灭病原体的能力，还包括抑制病原体致病性的能力。此外，我们在选择增强所需功能的药物分子的同时，也考虑到药物对人体的安全性。
通常，当此类药物应用于光滑表面时，预计不会产生长期抗病毒作用，因为它们会洗脱到水或油中。另外，在树脂材料中混入病毒灭活物质进行涂层的方法已投入实际使用，但病毒灭活物质可能被困在树脂膜内而不会暴露在表面，因此难以充分发挥效果，并且根据目标的不同，粘附力可能较差，涂层可能会很困难。因此，这一次，我们致力于验证，如果能够将一种安全且高度抗病毒的表面活性剂负载并固定在高度耐用的纳米多孔陶瓷薄膜上，就有可能创造出一种实用的抗病毒涂层，即使表面被清洗或磨损，也能具有持久的病毒灭活效果。
这项研究与开发得到了国家研究开发机构日本医学研究开发机构 (AMED) 的病毒和其他传染病技术开发项目（基础研究）项目“具有抑制病毒感染传播效果的表面生成技术的研究”的支持。
这次，我们从水溶液中的带电状态、亲脂基团的长度以及分子的三维结构等角度出发，选择了CHX作为适合病毒灭活的表面活性剂。
图1显示了新开发的持续释放表面活性剂的抗病毒涂层的示意图（左）和扫描电子显微镜（SEM）照片（右上）。使用AD方法，在室温下将厚度为1μm以上的氧化铝（α-Al2O3)的纳米多孔陶瓷层，并将CHX作为抗病毒剂浸渍并负载在其中。病毒粘附在此类抗病毒涂层表面有两种可能：（1）包膜扩散到涂层表面，破坏包膜使其失活；（2）包膜扩散到涂层表面，破坏包膜使其失活； (2)抗病毒药物从涂层表面洗脱成液滴，直接作用于病毒，将其破坏、灭活。这两种作用预计具有很高的灭活效果。在本次评价中，使用甲型流感病毒作为有包膜病毒的例子。新型冠状病毒（SARS-CoV-2）也是一种包膜病毒，有报道可以用各种表面活性剂灭活3)因此，我们认为本次评估结果所显示的有效性对于新型冠状病毒是相同的。
图1 承载抗病毒药物的纳米多孔AD陶瓷膜表面病毒灭活原理
图 2 显示了在不锈钢 (SUS) 基材上使用新开发的技术创建的防病毒涂层，该涂层已成为国际标准病毒灭活评估测试（ISO21702）评估针对甲型流感病毒的抗病毒效果的结果。剩余病毒量为PFU/mL24 小时内抗病毒活性值为 45 或更高，灭活率已证实超过99997%的高抗病毒效果。此外，进行2小时的类似测试以确定短期效果时，抗病毒活性值超过37，灭活率超过9998%。
拉曼散射光谱评估水洗和磨损测试后残留的 CHX 量。如图3所示，当将化学品直接施用于基材表面时，在水溶液中进行短时间（1分30秒）超声波清洗后，化学品消失，但对于通过AD方法创建的纳米多孔陶瓷膜，即使在水溶液中进行10分钟超声波清洗后，CHX仍然存在。另外，如图4所示，在干燥环境下球盘 (BoD) 考试，发现即使在30分钟后，磨损表面仍残留一小部分CHX，表明抗病毒效果有望持续很长时间。通过增加纳米多孔膜的厚度可以进一步延长这种效果。此外，新开发的涂层表面摩擦系数μ约为1，具有天鹅绒般的质感，但不粘腻。
图2 纳米孔AD陶瓷膜负载洗必太(CHX)的病毒灭活效果
图3陶瓷涂膜对超声波清洗的药物保留能力
图 4 球盘 (BoD) 磨损痕迹和抗病毒剂残留量的时间依赖性
图 5 显示了可能的应用。根据图3和图4所示的耐洗和耐磨结果，该涂层预计可应用于人们接触的表面，如扶手、按钮和门把手，以及救护车和汽车共享车辆中的防护服、内墙、方向盘和变速杆表面。此外，在长期使用过程中，可以通过喷洒额外的化学物质来恢复灭活能力，但表面预计会受到污染，并且认为可能需要进行清洁等刷新。一般来说，创建通用涂层很困难，有必要根据应用设计具有最佳功能的涂层，例如瞬时性和可持续性。
图5 抗病毒涂层的各种可能的应用
未来我们会进一步评估长期耐用性，也会考虑如何在涂层后刷新表面并补充CHX。 CHX是使用最广泛的消毒剂之一，预计它不仅可以用于预防病毒，还可以用于预防广泛的感染。因此，我们相信我们开发的技术会产生很大的连锁反应，我们愿意与私营公司合作，对每个应用进行详细的研究，如图5所示，以期早日实现商业化。
1) C Xie、H Zao、K Li、Z Zhang、X Lu、H Peng、D Wang、J Chen、X Zhu、D Wu、Y Gu、J Yuan、L Zhang 和 J Lu，中国广州报告的 SARS-CoV-2 间接传播的证据。 BMC 公共卫生，2020 年 20 日，1202。
2) S H Bae、H Shin、H-Y。 Koo、S W Lee、J M Yang 和 D K Yon，疏散航班上 SARS-CoV-2 的无症状传播，Emerg。感染。迪, 26, 2020, 2705
3) 国家技术与产品评估研究所https://wwwnitegojp/information/osirase20200626html