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光や貴金属を用いずに新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)を不活化する新規複合酸化物を開発 ~ワクチン頼みのウイルス対策からのゲームチェンジに新たな道~

 東京工業大学(東工大),地方独立行政法人 神奈川県立産業技術総合研究所(産技総研),奈良県立医科大学(奈良医大)は2021年3月5日,東工大 物質理工学院 材料系の中島 章教授,伊東 拓朗大学院生らが,産技総研(研究開発部 抗菌・抗ウイルス研究グループ),奈良医大(微生物感染症学講座 中野 竜一准教授 矢野 寿一教授)との共同研究で,新型コロナウイルスに対して極めて高い不活化効果を示す複合酸化物を開発したことを発表した.本研究は文部科学省科学研究費の支援を受け,本成果はオランダの科学誌Materials Lettersに掲載された(注).

 新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)感染症(COVID-19)が人類の大きな脅威となっている.そのため,抗ウイルス材料の必要性や需要が高まった.歴史の古い有機系の抗ウイルス材料に比べ,無機系の抗ウイルス材料は,比較的広い温度範囲,様々なウイルスに対して効果を発揮,ウイルスが耐性を獲得しにくい等の特徴から,近年徐々に研究が増加している.しかし,高ウイルス活性の高いCuなどの金属イオンは,酸化が色の変化や活性の低下を招き,TiO2等の光触媒材料も暗所では抗ウイルス活性を発現しない.石灰や酸化亜鉛にも抗ウイルス活性があるが,アルカリ化,活性の経時劣化,活性の低さ等の問題がある.

 中島教授らの研究グループは2019年,自己撥水性がある酸化ランタン(La)と,抗菌活性がある酸化モリブデン(Mo)を組み合わせた複合酸化物La2Mo2O9(LMO)の抗菌・抗ウイルス活性を調べた.その結果LMOは,暗所において,細菌(大腸菌と黄色ブドウ球菌)とウイルス(バクテリオファージQβとΦ6)に対して高い抗菌・抗ウイルス活性を発現する特徴的な酸化物であることを明らかにした.しかしLMOは,SARS-CoV-2と同様のエンベロープ型ウイルスであるΦ6に対する活性が低い問題があった.

 中島教授らはこの課題を検討する過程で,LMOのLaの一部をセリウム(Ce)に置換すると,対Φ6活性が高まることを見出し,LMOのLaをすべてCeに置換した複合酸化物の合成を試みた.Laとは異なりCeは複数の価数を持つことから,複合酸化物では作製条件のわずかな違いで様々な結晶相が出現する.中島教授らは,CMOの単相粉の実現を求めて,合成条件や出発原料を変更しながら作製実験を繰り返した結果,水熱合成法によりモリブデン酸セリウムγ-Ce2Mo3O13(CMO)の単相粉の合成に成功した.そしてこのCMOが,バクテリオファージΦ6だけでなく,同じエンベロープ型ウイルスであるSARS-CoV-2に対しても4時間でウイルス生存量が4桁以上低下するという極めて高い抗ウイルス活性を発現することを見出した.LMOにCeを10%添加したLCMOではウイルス濃度低下が6時間で約1.5桁に止まり,LMOでは4桁低下に6時間を要した.なお,LMO,CMOともMDCK細胞(イヌ腎臓上皮細胞株:ウイルス培養に使用)に対する毒性が少ないことも確認している.この実験でQβおよびΦ6に対する抗ウイルス活性評価とタンパク質変性試験は産技総研,新型コロナウイルスに対する抗ウイルス活性評価は奈良医大が担当した.

 本研究成果は,ワクチン頼みのウイルス対策からのゲームチェンジに新たな道を開くとし,すでに試作を初めているLMOに続いて,CMOも速やかに試作を開始し,早急な実用化を目指すとしている.

(注)T. Ito, K. Sunada, T Nagai, H. Ishiguro, R. Nakano, Y. Suzuki, A. Nakano, H. Yano, T. Isobe, S. Matsushita, and A. Nakajima, "Preparation of cerium molybdates and their antiviral activity against bacteriophage Φ6 and SARS-CoV-2", Materials Letters, Volume 290, 1 May 2021, 129510, DOI: 10.1016/j.matlet.2021.129510; Available online 11 February 2021