メカノケミカル処理により高性能な抗ウイルス材料を創出ー処理前後で最大5,000倍以上の抗ウイルス活性増大を実現ー

2026-08-24 東京科学大学

東京科学大学と神奈川県立産業技術総合研究所の研究グループは、マンガン(Mn)系複合酸化物をエタノール中でボールミル処理するメカノケミカル手法により、抗ウイルス活性を大幅に高められることを明らかにした。ZnMn₂O₄、CuMn₂O₄、YMnO₃、BiMn₂O₅などを処理した結果、粒子の微細化だけでなく結晶性や電子状態、表面特性が変化し、特にCuMn₂O₄では単位面積当たりの抗ウイルス活性が処理前の5,000倍以上に向上した。活性増強の主因として、処理によって増加するルイス酸点がウイルスを表面に吸着・固定化し、Mnの酸化還元反応によって脂質やタンパク質を分解・変性させる機構が示唆された。比較的安価で資源豊富な元素を用い、簡便な機械的処理で高機能化できる点も特徴である。本成果は、低コストかつ高性能な無機抗ウイルス材料の設計指針となり、感染症対策や将来のパンデミックへの備えに貢献することが期待される。

図1. 本研究のイメージ。メカノケミカル処理を行わない状態(左図)ではウイルスはMn系複合酸化物表面に固定化されず、不活化されにくい。メカノケミカル処理後(右図)ではルイス酸点にウイルスが固定化され、不活化されやすくなる。

<関連情報>

ボールミル法によるマンガン系複合酸化物のメカノケミカル活性化による、エンベロープウイルスに対する抗ウイルス活性の向上

Mechanochemical activation of Mn-based complex oxides by ball milling for enhanced antiviral activity against enveloped viruses

Kotaro Miyazaki;Yasuhide Mochizuki;Toshihiro Isobe;Satoshi Ishikawa;Keiichi Kobayashi;Takeshi Nagai;Hitoshi Ishiguro;Akira Nakajima

RSC Mechanochemistry  Published:16 July 2026

DOI:https://doi.org/10.1039/d6mr00020g

In order to prepare new inorganic materials with high antiviral activity, various Mn-based composite oxides were ball milled in ethanol and their effects were investigated. Powders of ZnMn2O4, CuMn2O4, YMnO3, and BiMn2O5 were synthesized as nearly single phases by solid-state mixing or coprecipitation methods. These samples were subsequently subjected to ball milling in ethanol. For all samples, ball milling led to an enhanced degradation rate of 2-naphthol in water. Surface charge measurements revealed that ball milling induced a change in the surface charge of ZnMn2O4 and CuMn2O4 from negative to positive. This fact is attributed to an increase in Lewis acid sites associated with oxygen vacancies introduced by the milling process. The antiviral activity of the prepared samples against the enveloped bacteriophage Φ6, used as a model enveloped virus, was evaluated under dark conditions. For all materials, the milled samples exhibited higher antiviral activity than the corresponding unmilled samples, with CuMn2O4_milled showing the highest antiviral performance. Detailed analysis suggests that the antiviral mechanism involves an anchoring effect of viruses onto the sample surface via Lewis acid sites, as well as distortion and degradation of viral surface lipids and proteins induced by eluted ions and the Mars–van Krevelen mechanism. Furthermore, it was revealed that the formation of surface ethoxy groups during the milling process also contributes in the case of CuMn2O4. The formation of surface ethoxy groups is characteristic of Cu-based systems. These results demonstrate that mechanochemical treatment by ball milling in ethanol is an effective strategy for enhancing the antiviral activity of Mn-based complex oxides.

0501セラミックス及び無機化学製品
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました