有害化学物質や生物学的化合物の除染のための金属酸化物ナノ粒子

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Int J Pharm.2020 Jun;583:119373. S0378-5173(20)30357-4. doi: 10.1016/j.ijpharm.2020.119373.Epub 2020-04-24.

有害化学物質や生物学的化合物の除染のための金属酸化物ナノ粒子

Metal oxide nanoparticles for the decontamination of toxic chemical and biological compounds.

Elodie Denet
Maria Betzabeth Espina-Benitez
Isabelle Pitault
Thierry Pollet
Didier Blaha
Marie-Alexandrine Bolzinger
Veronica Rodriguez-Nava
Stéphanie Briançon

PMID: 32339629 DOI: 10.1016/j.ijpharm.2020.119373.

抄録

数年前から、国際情勢は化学兵器や生物兵器の使用に深く影響されている。軍事備蓄品や生物学的文民産業からのCBRN（化学生物学的放射性核）脅威剤の使用は、文民と軍人のための除染能力を向上させる必要性が非常に高いことを示している。フラーアースのような吸着・置換のみで動作する物理的除染システムは、有害物質を中和しないという欠点があり、交差汚染の原因となっています。その結果、金属酸化物ナノ粒子は有害化合物の吸着と分解の両方を可能にする物理化学的特性を有するため、金属酸化物ナノ粒子をベースとした製剤の開発が大きな関心を集めています。したがって、本研究の目的は、化学的および生物学的毒性物質の両方に対して汎用的な活性を持つ金属酸化物ナノ粒子を見つけることである。そこで、MgO, TiO, CeO, ZnO, ZrOのようないくつかの金属酸化物の特性を調べ、VXの毒性の低い代替物質であるパラオキソンの除染速度をin vitroで調べた。これらのナノ粒子の抗菌活性を決定するために、生物学的テロリストの脅威の模擬物質を用いて3時間の除染速度論を実施した。この概念実証研究により、MgOは化学的作用と抗菌作用の両方を示すが、胞子菌活性を持たない唯一の物質であることが示された。

For several years, the international context is deeply affected by the use of chemical and biological weapons. The use of CBRN (Chemical Biological Radiological Nuclear) threat agents from military stockpiles or biological civilian industry demonstrate the critical need to improve capabilities of decontamination for civilians and military. Physical decontamination systems that operate only by adsorption and displacement such as Fuller's Earth, have the drawback of not neutralizing hazardous agents, giving place to cross contaminations. Consequently, the development of a formulation based on metal oxide nanoparticles attracts considerable interest, since they offer physicochemical properties that allow them to both adsorb and degrade toxic compounds. Thus, the aim of this study is to found metal oxide nanoparticles with a versatile activity on both chemical and biological toxic agents. Therefore, several metal oxides such as MgO, TiO, CeO, ZnO and ZrO were characterized and their decontamination kinetics of less-toxic surrogate of VX, paraoxon, were studied in vitro. To determine the antimicrobial activity of these nanoparticles, simulants of biological terrorist threat were used by performing a 3-hours decontamination kinetics. This proof-of-concept study showed that MgO is the only one that exhibits both chemical and antibacterial actions but without sporicidal activity.