【プレスリリース】銅系複合酸化物の開発と抗ウイルス活性機構の解明ー実験と計算材料科学を融合させた新たな研究スキームを提示ー

ポイント

• 複合酸化物La₂CuO₄とY₂Cu₂O₅を合成し、その高い抗ウイルス活性を確認。
• 材料表面モデルを構築するソフトウェアを開発し、第一原理計算により抗ウイルス機構を検討。
• 高い抗ウイルス活性の機構を実験と計算科学により初めて解明し、今後の材料研究への新たな研究スキーム　を提示。

概要

東京科学大学 物質理工学院 材料系の桐林龍寿大学院生（博士課程２年、日本学術振興会特別研究員DC2）、望月泰英助教と中島章教授らの研究グループは、神奈川県立産業技術総合研究所（KISTEC） 次世代ライフサイエンス技術開発プロジェクトとの共同研究で、ノンエンベロープ型ウイルスに対して極めて高い抗ウイルス活性を示す複合酸化物を発見しました。
代表的な無機系抗ウイルス材料であるCuとCu₂Oは時間経過とともに抗ウイルス活性が低いCuOへと劣化してしまう課題がありました。本研究ではCuやCu₂Oの劣化の課題を克服する目的で、低活性であるCuOをLa₂O₃やY₂O₃と複合化しました。設計した複合酸化物はエンベロープ型ウイルスとノンエンベロープ型ウイルスの両方に抗ウイルス活性を示し、いずれの複合酸化物もノンエンベロープ型ウイルスに対して4 hで99.999%以上のウイルス不活化率を示しました。このウイルス不活化率は単独の酸化物（CuO, La₂O₃, Y₂O₃)の活性を凌駕する値でした。
高い抗ウイルス活性は、静電相互作用による吸着やタンパク質不活化能力が強化されたことに伴って発現した可能性が高いことが、実験により明らかとなりました。第一原理計算を用いた評価により、静電相互作用による吸着やタンパク質不活化能力の強化に関する機構を検討しました。さらに、世界で初めて酸化物の表面におけるジスルフィド結合の切断の評価を第一原理計算で実施し、ノンエンベロープ型ウイルスの不安定化を示唆する結果も得られました（図1)。複合酸化物のうち、La₂CuO₄の長期安定性試験を実施したところ、1年半経過後も抗ウイルス活性が大幅に低下せず、Cu₂Oよりも長期安定性に優れていることが確認されました。
本成果は、10月21日付（米国東部時間）に米国化学会のACS Applied Materials & Interfaces誌に掲載され、Supplementary Coverに選出されました。

図1.第一原理計算により評価を行ったジスルフィド結合の切断のイメージ

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