Metal-phenolic networks and synthetic phenolic polymers for detecting and inactivating viruses

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ポリフェノールは植物の葉、茎、樹皮、果皮、種子などに含まれるバイオマス由来の化合物であり、分子内に多数のフェノール性水酸基をもつ。抗酸化性、抗炎症性、抗菌性といった優れた生理活性をもつものが多く、薬や食品添加物などに用いられている。適切な濃度のポリフェノール水溶液と金属イオン水溶液を混合すると共存する物体表面局所に金属-ポリフェノール錯体からなる被膜が生成する。様々な金属イオンやポリフェノール性分子からも同様の現象が報告され、この金属-ポリフェノール錯体からなる化合物群は、Metal-Phenolic Network（MPN）と名付けられた。MPNコーティングの発見は材料工学におけるポリフェノール活用の潮流を生み出し、現在ではバイオ界面やナノ材料の表面改質のために世界中で広く活用されている。本研究では植物性ポリフェノールの一種であるタンニン酸を用いた。タンニン酸は様々な材料表面に対して高い吸着性を示す。そのため、歴史的にお歯黒、革なめし、漆の下塗りなどに利用されてきた。タンニン酸を材料表面に吸着させ、適切な濃度の金属イオンを添加して架橋すると、界面局所でMPNからなる被膜を形成させることができる。添加する金属イオン種（Cu, Fe, Zn, Al, Ag）を検討した結果、銀イオンを用いた場合に生成するコーティングが優れた付着性と抗菌性・抗ウイルス性を両立することを見出した。新型コロナウイルスと似た構造をもつ安全な代替エンベロープウイルスを用いた実験では、ウイルスの感染価は100分の1以下まで低下した。今回新たに開発したコーティング技術は浸漬法やスプレー法によって様々な材料表面に形成させることができる。安全な材料と簡便な塗装工程からなる本技術は衣服をはじめとする様々な材料表面に抗菌性・抗ウイルス性を付与するための有効な手法となることが期待される。