Observés en direct pour la première fois : des photocatalyseurs éteignent un virus
Le dioxyde de titane, agent blanchissant, tue les virus - des chercheurs le voient maintenant à l'œuvre à l'échelle nanométrique
Une équipe de recherche internationale dirigée par des scientifiques de DESY a pu observer pour la première fois comment le dioxyde de titane, un agent blanchissant, inactive les virus. En utilisant diverses méthodes avancées, notamment des mesures à la source de lumière synchrotron PETRA III, ils ont pu reproduire avec précision le processus d'inactivation et en comprendre les détails atomiques grâce à des simulations informatiques. Heshmat Noei, scientifique à DESY, et son équipe viennent de publier les résultats de leurs analyses dans la revue ACS Applied Materials & Interfaces.
La microscopie à force atomique montre la morphologie du virus (particules sphériques sur l'image) et les protéines de pointe sur la structure du virus.
Mona Kohantorabi, DESY NanoLab
Le dioxyde de titane (TiO2) est une substance d'un blanc éclatant souvent utilisée dans les peintures murales ou les écrans solaires. Une propriété relativement fascinante de ce composé est que sa photoactivité lui permet de détruire les virus qui entrent en contact avec lui. L'équipe de chercheurs a maintenant réussi à déchiffrer le processus exact qui se déroule à la surface du dioxyde de titane.
Pour leurs recherches, les chercheurs ont utilisé des particules semblables à des virus (VLP), qui imitent les vrais virus SARS-CoV-2, mais qui sont dépourvus de matériel génétique (ARN). "Ces VLP présentent le grand avantage d'avoir des protéines structurelles et une morphologie similaires à celles des vrais virus, mais elles ne peuvent pas se répliquer et peuvent donc être manipulées en toute sécurité sans nécessiter de laboratoires spécialisés", explique Noei, responsable de la recherche au DESY NanoLab. Dans ce cas, c'est une VLP Covid (SARS-CoV-2) préparée par le Centre de recherche Helmholtz de Munich dans les groupes de Wolfgang Hammerschmidt et Reinhard Zeidler, avec ses protéines de pointe caractéristiques à sa surface, qui a été mise à la disposition des chercheurs.
En utilisant la microscopie à force atomique du DESY NanoLab, le groupe a observé que les VLP conservent leur forme et leur taille lorsqu'elles entrent en contact avec la surface du dioxyde de titane. À la ligne de faisceau P03 de PETRA III, ils ont ensuite pu observer ce qu'il advient du virus. "Nous avons constaté que la structure du virus restait intacte sous atmosphère d'azote et dans l'obscurité, mais que les VLP sur la surface de dioxyde de titane étaient dénaturées et subissaient des changements morphologiques dès que la lumière ultraviolette touchait l'échantillon dans l'air. L'air agit comme une source d'oxygène. La lumière UV déclenche un processus d'oxydation dans les blocs d'acides aminés de la protéine VLP, qui est facilité par le dioxyde de titane en tant que photocatalyseur", explique Mona Kohantorabi, premier auteur de l'article. Cela augmente la taille de la particule et finit par la détruire. L'interprétation des chercheurs est corroborée par une modélisation théorique fondée sur des calculs de mécanique quantique réalisés en collaboration avec le groupe de Cristiana Di Valentin de l'université de Milano-Bicocca, en Italie. Les chercheurs supposent que la dénaturation des protéines et la rupture de la membrane du virus se produisent pendant le processus d'adsorption et d'oxydation à la surface du TiO2. "Grâce aux mesures en direct effectuées à P03, PETRA III, nous avons pour la première fois compris de manière exhaustive les changements morphologiques des VLP, des protéines structurelles et des sous-produits viraux simultanément", déclare Noei. "Ces résultats sont essentiels pour le développement et l'optimisation des matériaux autonettoyants, car ils mettent en évidence les mécanismes qui assurent l'inactivation complète des virus enveloppés comme le SARS-CoV-2."
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Mona Kohantorabi, Aldo Ugolotti, Benedikt Sochor, Johannes Roessler, Michael Wagstaffe, Alexander Meinhardt, E. Erik Beck, Daniel Silvan Dolling,... Reinhard Zeidler, Stephan V. Roth, Cristiana Di Valentin, Andreas Stierle, Heshmat Noei; "Light-Induced Transformation of Virus-Like Particles on TiO2"; ACS Applied Materials & Interfaces, Volume 16, 2024-7-3
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