新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）是正在進行的COVID-19大流行的罪魁禍首，它已經影響到全世界數百萬人。該病毒的主要傳播途徑是通過受感染的人釋放到空氣中的飛沫。此外，這些飛沫也存在於各種表面。
病毒感染主要發生在許多人聚集的室內環境中，抗病毒化學品如酒精和雙氧水通常被用來凈化經常接觸的表面。這些化學品通過分解病毒的蛋白質，使其基本失去活性。然而，這些化學品在本質上是揮發性的，也就是說，它們會蒸發掉。因此，消毒過程必須定期進行。
現在，在最新發表在《科學報告》上的一項研究中，由奈良醫科大學、神奈川工業科學與技術研究所和東京工業大學組合的一個研究小組開發了一種固態光催化劑以作為對病毒的替代性防禦。跟化學消毒劑不同，固態塗層可以保持很長時間，自病毒爆發以來，一直是世界各地深入研究的對象。固態抗病毒塗層具有無毒、豐富、化學和熱穩定的優勢。
許多這些固態塗層使用TiO2光催化劑，當暴露在紫外線下時會引起氧化反應，進而可以破壞有機物，如在新冠病毒表面發現的刺突蛋白。然而這些塗層只有在暴露於紫外線時才會被激活，而典型的室內環境中不存在這種情況。在大多數室內環境中，燈光通常在夜間被關閉，因此需要在黑暗條件下的抗病毒材料。
為了使塗層在可見光和黑暗條件下都能工作，研究小組開發了一種由TiO2和CuxO納米團簇組成的複合材料（上圖）。CuxO納米團簇由混合價數的氧化物組成，其中存在Cu(I)和Cu(II)物種。CuxO中的Cu(II)有助於可見光驅動的光催化反應，而Cu(I)在變性病毒蛋白方面起着關鍵作用從而使其在黑暗條件下失活。
通過將CuxO/TiO2粉末塗在玻璃上，研究小組發現，它甚至可以滅活SARS-CoV-2的高毒性德爾塔變種。研究小組還證實，除了野生型菌株外，CuxO/TiO2還能滅活阿爾法、貝塔和伽馬變種。
研究小組利用十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)、ELISA檢測和RT-qPCR分析仔細研究了抗病毒機制。這些分析有力地表明，CuxO中的Cu(I)物種使刺突蛋白變性，也能使SARS-CoV-2的RNA發生斷裂，即使在黑暗條件下。此外，白光照射導致SARS-CoV-2的有機分子被光催化氧化。基於這種抗病毒機制，該研究中的抗病毒材料不限於病毒的特定變體，並且還將螚有效地滅活各種類型的潛在變異株。
本研究中的白光照明通常被用作室內照明設備。這可以使CuxO/TiO2光催化劑在室內環境中能非常有效地減少COVID-19感染的風險，因為室內環境通常會定期受到光照和黑暗的影響。
希望這項研究將能讓我們離更好地保護自己免受新冠病毒感染並適應后COVID時代的到來更近一步。