JP2023553954A - Nitride-based antipathogen compositions and devices, and methods of use thereof - Google Patents

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Abstract

本明細書には、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化クロム、窒化セリウム、窒化ハフニウム、窒化ランタン、窒化リン、窒化硫黄、窒化タンタル、窒化チタン、窒化バナジウム、窒化イットリウム、窒化ジルコニウム、窒化ケイ素、又はそれらの組み合わせから選択される窒化物を含む抗病原体性組成物、並びにウイルス、細菌、及び/又は真菌を不活化するために上述の組成物を使用する方法が記載される。【選択図】図1AThe present specification includes aluminum nitride, boron nitride, chromium nitride, cerium nitride, hafnium nitride, lanthanum nitride, phosphorus nitride, sulfur nitride, tantalum nitride, titanium nitride, vanadium nitride, yttrium nitride, zirconium nitride, silicon nitride, or Antipathogenic compositions comprising nitrides selected from combinations of nitrides are described, as well as methods of using the compositions described above to inactivate viruses, bacteria, and/or fungi. [Selection diagram] Figure 1A

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2020年12月9日に出願された米国仮特許出願第63/123,037号の優先権及び利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application claims priority to and benefits from U.S. Provisional Patent Application No. 63/123,037, filed December 9, 2020, which is incorporated herein by reference in its entirety. .

本開示は、一般に、抗病原体性組成物及びデバイスに関し、具体的には、窒化物系抗病原体性組成物及びデバイスのためのシステム及び方法に関する。 TECHNICAL FIELD This disclosure relates generally to anti-pathogen compositions and devices, and specifically to systems and methods for nitride-based anti-pathogen compositions and devices.

病原性生物の表面伝播は、多数の疾病、障害、及び死を引き起こすことはよく知られている。近年、SARS-CoV-2ウイルスなどの新しい病原体の発見は、この問題を強調するものである。表面上に生息する病原体を死滅させるか、又は不活化させる方法は、多くの場合、洗浄製品、高熱若しくは高圧、又は電磁放射の使用を伴う。これらの方法は、高価である場合があり、場合によっては、毒性化学物質への曝露、又は激しい紫外線照射などの他の危険性をヒトに提示する可能性がある。更に、時間の経過とともに、ある種の病原体は、既存の方法に対する耐性を示す。 It is well known that surface transmission of pathogenic organisms causes numerous diseases, disorders, and deaths. In recent years, the discovery of new pathogens such as the SARS-CoV-2 virus has emphasized this problem. Methods of killing or inactivating pathogens living on surfaces often involve the use of cleaning products, high heat or pressure, or electromagnetic radiation. These methods can be expensive and, in some cases, can present other risks to humans, such as exposure to toxic chemicals or intense ultraviolet radiation. Furthermore, over time, certain pathogens develop resistance to existing methods.

したがって、病原性生物を不活化するか、又は死滅させるのに有用な方法及び組成物が必要である。 Therefore, there is a need for methods and compositions useful for inactivating or killing pathogenic organisms.

本明細書には、ウイルス、細菌、及び/又は真菌を不活化するための窒化物系組成物又はデバイスが提供される。窒化物系組成物は、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化クロム、窒化セリウム、窒化ハフニウム、窒化ランタン、窒化リン、窒化硫黄、窒化タンタル、窒化チタン、窒化バナジウム、窒化イットリウム、窒化ジルコニウム、様々な形態の窒化ケイ素、又はそれらの組み合わせを含む。 Provided herein are nitride-based compositions or devices for inactivating viruses, bacteria, and/or fungi. Nitride-based compositions include aluminum nitride, boron nitride, chromium nitride, cerium nitride, hafnium nitride, lanthanum nitride, phosphorus nitride, sulfur nitride, tantalum nitride, titanium nitride, vanadium nitride, yttrium nitride, zirconium nitride, and various forms of Contains silicon nitride, or combinations thereof.

また、本明細書には、ウイルス、細菌、及び/又は真菌を、本明細書に開示される抗病原体性窒化物系組成物又はデバイスと接触させることによる、病原体を不活化するための方法も提供される。 Also provided herein are methods for inactivating pathogens by contacting viruses, bacteria, and/or fungi with the anti-pathogen nitride-based compositions or devices disclosed herein. provided.

水性媒体中、室温で1分間及び10分間、15重量%のCu、AlN、及びSi3N4粉末で処理された窒化物粉末によるSARS-CoV-2の不活化を示すグラフ表示であり、対照ウイルスは、なんら粉末を添加することなく同一に処理された。遠心分離後、上清をTCID50アッセイに供した。Reed-Muench法を使用して、ウイルス力価を判定した。TCID50/50μL(図1A及び1B)、並びに減少%の図1C及び1Dは、それぞれ1分間及び10分間のウイルス不活化時間について示される。統計を、対応のない両側スチューデントのt検定(n=3)に従って挿入図に示す。2 is a graphical representation showing the inactivation of SARS-CoV-2 by nitride powder treated with 15 wt% Cu, AlN, and Si3N4 powder for 1 and 10 minutes at room temperature in aqueous medium, where the control virus was It was processed identically without adding any powder. After centrifugation, the supernatant was subjected to TCID50 assay. Viral titers were determined using the Reed-Muench method. TCID50/50 μL (FIGS. 1A and 1B) and % reduction FIGS. 1C and 1D are shown for virus inactivation times of 1 and 10 minutes, respectively. Statistics are shown in the inset according to an unpaired two-tailed Student's t-test (n=3). 銅又は窒化物粒子への曝露後に重度の分解を受けたウイルスRNAを示すグラフ表示である。図2A及び図2Bでは、ウイルス懸濁液を、Cu、AlN、及びSi3N4粉末に1分間曝露し、上清中及び粒子上のウイルスRNAを、それぞれウイルスN遺伝子「セット1」及び「セット2」プライマーを使用して評価した。上清及びペレット試料について収集したデータを、未処理のまま放置した懸濁液中のウイルスN遺伝子RNAの量と比較して示す。図2C及び図2Dでは、それぞれウイルスN遺伝子「セット1」及び「セット2」プライマーについて、上清をCu、AlN、及びSi3N4粉末に10分間曝露した後のRT-PCR試験の結果を示す。統計を、対応のない両側スチューデントのt検定(n=3)に従って挿入図に示す。1 is a graphical representation showing viral RNA undergoing severe degradation after exposure to copper or nitride particles. In Figures 2A and 2B, virus suspensions were exposed to Cu, AlN, and Si3N4 powders for 1 min, and viral RNA in the supernatant and on particles was isolated from viral N genes "Set 1" and "Set 2", respectively. It was evaluated using primers. Data collected on supernatant and pellet samples are shown in comparison to the amount of viral N gene RNA in suspensions left untreated. Figures 2C and 2D show the results of RT-PCR tests after exposing the supernatant to Cu, AlN, and Si3N4 powder for 10 minutes for the viral N gene "Set 1" and "Set 2" primers, respectively. Statistics are shown in the inset according to an unpaired two-tailed Student's t-test (n=3). 銅又は窒化物粒子への曝露後に重度の分解を受けたウイルスRNAを示すグラフ表示である。図2A及び図2Bでは、ウイルス懸濁液を、Cu、AlN、及びSi3N4粉末に1分間曝露し、上清中及び粒子上のウイルスRNAを、それぞれウイルスN遺伝子「セット1」及び「セット2」プライマーを使用して評価した。上清及びペレット試料について収集したデータを、未処理のまま放置した懸濁液中のウイルスN遺伝子RNAの量と比較して示す。図2C及び図2Dでは、それぞれウイルスN遺伝子「セット1」及び「セット2」プライマーについて、上清をCu、AlN、及びSi3N4粉末に10分間曝露した後のRT-PCR試験の結果を示す。統計を、対応のない両側スチューデントのt検定(n=3)に従って挿入図に示す。1 is a graphical representation showing viral RNA undergoing severe degradation after exposure to copper or nitride particles. In Figures 2A and 2B, virus suspensions were exposed to Cu, AlN, and Si3N4 powders for 1 min, and viral RNA in the supernatant and on particles was isolated from viral N genes "Set 1" and "Set 2", respectively. It was evaluated using primers. Data collected on supernatant and pellet samples are shown in comparison to the amount of viral N gene RNA in suspensions left untreated. Figures 2C and 2D show the results of RT-PCR tests after exposing the supernatant to Cu, AlN, and Si3N4 powder for 10 minutes for the viral N gene "Set 1" and "Set 2" primers, respectively. Statistics are shown in the inset according to an unpaired two-tailed Student's t-test (n=3). 銅又は窒化物粒子への曝露後に重度の分解を受けたウイルスRNAを示すグラフ表示である。図2A及び図2Bでは、ウイルス懸濁液を、Cu、AlN、及びSi3N4粉末に1分間曝露し、上清中及び粒子上のウイルスRNAを、それぞれウイルスN遺伝子「セット1」及び「セット2」プライマーを使用して評価した。上清及びペレット試料について収集したデータを、未処理のまま放置した懸濁液中のウイルスN遺伝子RNAの量と比較して示す。図2C及び図2Dでは、それぞれウイルスN遺伝子「セット1」及び「セット2」プライマーについて、上清をCu、AlN、及びSi3N4粉末に10分間曝露した後のRT-PCR試験の結果を示す。統計を、対応のない両側スチューデントのt検定(n=3)に従って挿入図に示す。1 is a graphical representation showing viral RNA undergoing severe degradation after exposure to copper or nitride particles. In Figures 2A and 2B, virus suspensions were exposed to Cu, AlN, and Si3N4 powders for 1 min, and viral RNA in the supernatant and on particles was isolated from viral N genes "Set 1" and "Set 2", respectively. It was evaluated using primers. Data collected on supernatant and pellet samples are shown in comparison to the amount of viral N gene RNA in suspensions left untreated. Figures 2C and 2D show the results of RT-PCR tests after exposing the supernatant to Cu, AlN, and Si3N4 powder for 10 minutes for the viral N gene "Set 1" and "Set 2" primers, respectively. Statistics are shown in the inset according to an unpaired two-tailed Student's t-test (n=3). 銅又は窒化物粒子への曝露後に重度の分解を受けたウイルスRNAを示すグラフ表示である。図2A及び図2Bでは、ウイルス懸濁液を、Cu、AlN、及びSi3N4粉末に1分間曝露し、上清中及び粒子上のウイルスRNAを、それぞれウイルスN遺伝子「セット1」及び「セット2」プライマーを使用して評価した。上清及びペレット試料について収集したデータを、未処理のまま放置した懸濁液中のウイルスN遺伝子RNAの量と比較して示す。図2C及び図2Dでは、それぞれウイルスN遺伝子「セット1」及び「セット2」プライマーについて、上清をCu、AlN、及びSi3N4粉末に10分間曝露した後のRT-PCR試験の結果を示す。統計を、対応のない両側スチューデントのt検定(n=3)に従って挿入図に示す。1 is a graphical representation showing viral RNA undergoing severe degradation after exposure to copper or nitride particles. In Figures 2A and 2B, virus suspensions were exposed to Cu, AlN, and Si3N4 powders for 1 min, and viral RNA in the supernatant and on particles was isolated from viral N genes "Set 1" and "Set 2", respectively. It was evaluated using primers. Data collected on supernatant and pellet samples are shown in comparison to the amount of viral N gene RNA in suspensions left untreated. Figures 2C and 2D show the results of RT-PCR tests after exposing the supernatant to Cu, AlN, and Si3N4 powder for 10 minutes for the viral N gene "Set 1" and "Set 2" primers, respectively. Statistics are shown in the inset according to an unpaired two-tailed Student's t-test (n=3). Cuが細胞を死滅させた細胞生存率に影響を及ぼすことなく、Si3N4がウイルス感染を抑制したことを示す画像である。VeroE6/TMPRSS2細胞に、(図3A)曝露されていないビリオン、並びにSi3N4(図3B)、AlN(図3C)、及びCu(図3D)に10分間UTE曝露したビリオンを接種した。図3Eでは、接種しなかった細胞(「偽感染した」細胞とラベル付けされている)も調製し、比較のために画像化した。固定後、細胞を、抗SARSコロナウイルスエンベロープ抗体(赤色)、F-アクチンを可視化するためのファロイジン(緑色)、及び核を染色するためのDAPI(青色)で染色した。n=3の試料を代表する蛍光顕微鏡写真を示す。Figure 2 is an image showing that Si3N4 suppressed viral infection without affecting cell viability where Cu killed cells. VeroE6/TMPRSS2 cells were inoculated with unexposed virions (Fig. 3A) and virions exposed to UTE for 10 min on Si3N4 (Fig. 3B), AlN (Fig. 3C), and Cu (Fig. 3D). In Figure 3E, uninoculated cells (labeled "mock-infected" cells) were also prepared and imaged for comparison. After fixation, cells were stained with anti-SARS coronavirus envelope antibody (red), phalloidin (green) to visualize F-actin, and DAPI (blue) to stain the nucleus. Representative fluorescence micrographs of n=3 samples are shown. Cuが細胞を死滅させた細胞生存率に影響を及ぼすことなく、Si3N4がウイルス感染を抑制したことを示す画像である。VeroE6/TMPRSS2細胞に、(図3A)曝露されていないビリオン、並びにSi3N4(図3B)、AlN(図3C)、及びCu(図3D)に10分間UTE曝露したビリオンを接種した。図3Eでは、接種しなかった細胞(「偽感染した」細胞とラベル付けされている)も調製し、比較のために画像化した。固定後、細胞を、抗SARSコロナウイルスエンベロープ抗体(赤色)、F-アクチンを可視化するためのファロイジン(緑色)、及び核を染色するためのDAPI(青色)で染色した。n=3の試料を代表する蛍光顕微鏡写真を示す。Figure 2 is an image showing that Si3N4 suppressed viral infection without affecting cell viability where Cu killed cells. VeroE6/TMPRSS2 cells were inoculated with unexposed virions (Fig. 3A) and virions exposed to UTE for 10 min on Si3N4 (Fig. 3B), AlN (Fig. 3C), and Cu (Fig. 3D). In Figure 3E, uninoculated cells (labeled "mock-infected" cells) were also prepared and imaged for comparison. After fixation, cells were stained with anti-SARS coronavirus envelope antibody (red), phalloidin (green) to visualize F-actin, and DAPI (blue) to stain the nucleus. Representative fluorescence micrographs of n=3 samples are shown. Cuが細胞を死滅させた細胞生存率に影響を及ぼすことなく、Si3N4がウイルス感染を抑制したことを示す画像である。VeroE6/TMPRSS2細胞に、(図3A)曝露されていないビリオン、並びにSi3N4(図3B)、AlN(図3C)、及びCu(図3D)に10分間UTE曝露したビリオンを接種した。図3Eでは、接種しなかった細胞(「偽感染した」細胞とラベル付けされている)も調製し、比較のために画像化した。固定後、細胞を、抗SARSコロナウイルスエンベロープ抗体(赤色)、F-アクチンを可視化するためのファロイジン(緑色)、及び核を染色するためのDAPI(青色)で染色した。n=3の試料を代表する蛍光顕微鏡写真を示す。Figure 2 is an image showing that Si3N4 suppressed viral infection without affecting cell viability where Cu killed cells. VeroE6/TMPRSS2 cells were inoculated with unexposed virions (Fig. 3A) and virions exposed to UTE for 10 min on Si3N4 (Fig. 3B), AlN (Fig. 3C), and Cu (Fig. 3D). In Figure 3E, uninoculated cells (labeled "mock-infected" cells) were also prepared and imaged for comparison. After fixation, cells were stained with anti-SARS coronavirus envelope antibody (red), phalloidin (green) to visualize F-actin, and DAPI (blue) to stain the nucleus. Representative fluorescence micrographs of n=3 samples are shown. Cuが細胞を死滅させた細胞生存率に影響を及ぼすことなく、Si3N4がウイルス感染を抑制したことを示す画像である。VeroE6/TMPRSS2細胞に、(図3A)曝露されていないビリオン、並びにSi3N4(図3B)、AlN(図3C)、及びCu(図3D)に10分間UTE曝露したビリオンを接種した。図3Eでは、接種しなかった細胞(「偽感染した」細胞とラベル付けされている)も調製し、比較のために画像化した。固定後、細胞を、抗SARSコロナウイルスエンベロープ抗体(赤色)、F-アクチンを可視化するためのファロイジン(緑色)、及び核を染色するためのDAPI(青色)で染色した。n=3の試料を代表する蛍光顕微鏡写真を示す。Figure 2 is an image showing that Si3N4 suppressed viral infection without affecting cell viability where Cu killed cells. VeroE6/TMPRSS2 cells were inoculated with unexposed virions (Fig. 3A) and virions exposed to UTE for 10 min on Si3N4 (Fig. 3B), AlN (Fig. 3C), and Cu (Fig. 3D). In Figure 3E, uninoculated cells (labeled "mock-infected" cells) were also prepared and imaged for comparison. After fixation, cells were stained with anti-SARS coronavirus envelope antibody (red), phalloidin (green) to visualize F-actin, and DAPI (blue) to stain the nucleus. Representative fluorescence micrographs of n=3 samples are shown. Cuが細胞を死滅させた細胞生存率に影響を及ぼすことなく、Si3N4がウイルス感染を抑制したことを示す画像である。VeroE6/TMPRSS2細胞に、(図3A)曝露されていないビリオン、並びにSi3N4(図3B)、AlN(図3C)、及びCu(図3D)に10分間UTE曝露したビリオンを接種した。図3Eでは、接種しなかった細胞(「偽感染した」細胞とラベル付けされている)も調製し、比較のために画像化した。固定後、細胞を、抗SARSコロナウイルスエンベロープ抗体(赤色)、F-アクチンを可視化するためのファロイジン(緑色)、及び核を染色するためのDAPI(青色)で染色した。n=3の試料を代表する蛍光顕微鏡写真を示す。Figure 2 is an image showing that Si3N4 suppressed viral infection without affecting cell viability where Cu killed cells. VeroE6/TMPRSS2 cells were inoculated with unexposed virions (Fig. 3A) and virions exposed to UTE for 10 min on Si3N4 (Fig. 3B), AlN (Fig. 3C), and Cu (Fig. 3D). In Figure 3E, uninoculated cells (labeled "mock-infected" cells) were also prepared and imaged for comparison. After fixation, cells were stained with anti-SARS coronavirus envelope antibody (red), phalloidin (green) to visualize F-actin, and DAPI (blue) to stain the nucleus. Representative fluorescence micrographs of n=3 samples are shown. 蛍光標識された細胞及び標識されていない細胞を、蛍光顕微鏡写真上でカウントし、感染細胞%及び生存細胞%を以下のように計算したことを示すグラフ表示である。感染細胞%=(抗SARSコロナウイルスエンベロープ抗体で染色された細胞の数)/(DAPIで染色された細胞の数)×100、及び生存細胞%=(ファロイジンで染色された細胞の数)/(DAPIで染色された細胞の数)×100。データは、n=3の試料の代表である。*及び**は、対応のない両側スチューデントのt検定(n=3)によって、それぞれp<0.05及び0.01であり、n.s.=有意ではない。Figure 2 is a graphical representation showing that fluorescently labeled and unlabeled cells were counted on fluorescence micrographs and % infected cells and % viable cells were calculated as follows. % infected cells = (number of cells stained with anti-SARS coronavirus envelope antibody) / (number of cells stained with DAPI) × 100, and % viable cells = (number of cells stained with phalloidin) / ( Number of cells stained with DAPI) x 100. Data are representative of n=3 samples. * and ** p<0.05 and 0.01, respectively, by unpaired two-tailed Student's t-test (n=3), n. s. = Not significant. 以下についてのラマンスペクトルのグラフ表示である。(a)感染していない細胞(図5A)(すなわち、ビリオンに曝露されていない)、並びに(b)Si3N4(図5B)、(c)AlN(図5C)、及び(d)Cu(図5D)に10分間曝露したSARS-CoV-2ビリオンに感染した細胞。図5Eには、曝露されていないビリオンによって感染した細胞のラマンスペクトル(陰性対照)。図5Fには、曝露されていないビリオン、及び異なる粒子に10分間曝露されたビリオン(ラベルを参照されたい)による感染細胞の割合の関数としての2つのトリプトファンT1及びT2バンド(それぞれ756及び875cm-1)の平均強度のプロット。挿入図には、酵素的IDO反応時のトリプトファンの異化における中間体であるN’-ホルミルキヌレニンの構造。図5Gでは、グラフ表示は、Cu(II)イオンのキレート化の際にチロシン中の環振動(Ty2バンド)の消失を正当化し得るチロシン系ペプチドの3つの可能な立体配座を示す。1 is a graphical representation of a Raman spectrum for: (a) Uninfected cells (Fig. 5A) (i.e., not exposed to virions) and (b) Si3N4 (Fig. 5B), (c) AlN (Fig. 5C), and (d) Cu (Fig. 5D). ) cells infected with SARS-CoV-2 virions exposed for 10 minutes. In Figure 5E, Raman spectrum of cells infected with unexposed virions (negative control). Figure 5F shows the two tryptophan T1 and T2 bands (756 and 875 cm, respectively) as a function of the percentage of infected cells by unexposed virions and virions exposed for 10 min to different particles (see labels). 1) Plot of average intensity. Inset: Structure of N'-formylkynurenine, an intermediate in the catabolism of tryptophan during the enzymatic IDO reaction. In FIG. 5G, a graphical representation shows three possible conformations of a tyrosine-based peptide that may justify the disappearance of the ring vibration in tyrosine (Ty2 band) upon chelation of Cu(II) ions. 以下についてのラマンスペクトルのグラフ表示である。(a)感染していない細胞(図5A)(すなわち、ビリオンに曝露されていない)、並びに(b)Si3N4(図5B)、(c)AlN(図5C)、及び(d)Cu(図5D)に10分間曝露したSARS-CoV-2ビリオンに感染した細胞。図5Eには、曝露されていないビリオンによって感染した細胞のラマンスペクトル(陰性対照)。図5Fには、曝露されていないビリオン、及び異なる粒子に10分間曝露されたビリオン(ラベルを参照されたい)による感染細胞の割合の関数としての2つのトリプトファンT1及びT2バンド(それぞれ756及び875cm-1)の平均強度のプロット。挿入図には、酵素的IDO反応時のトリプトファンの異化における中間体であるN’-ホルミルキヌレニンの構造。図5Gでは、グラフ表示は、Cu(II)イオンのキレート化の際にチロシン中の環振動(Ty2バンド)の消失を正当化し得るチロシン系ペプチドの3つの可能な立体配座を示す。1 is a graphical representation of a Raman spectrum for: (a) Uninfected cells (Fig. 5A) (i.e., not exposed to virions) and (b) Si3N4 (Fig. 5B), (c) AlN (Fig. 5C), and (d) Cu (Fig. 5D). ) cells infected with SARS-CoV-2 virions exposed for 10 minutes. In Figure 5E, Raman spectrum of cells infected with unexposed virions (negative control). Figure 5F shows the two tryptophan T1 and T2 bands (756 and 875 cm, respectively) as a function of the percentage of infected cells by unexposed virions and virions exposed for 10 min to different particles (see labels). 1) Plot of average intensity. Inset: Structure of N'-formylkynurenine, an intermediate in the catabolism of tryptophan during the enzymatic IDO reaction. In FIG. 5G, a graphical representation shows three possible conformations of a tyrosine-based peptide that may justify the disappearance of the ring vibration in tyrosine (Ty2 band) upon chelation of Cu(II) ions. 以下についてのラマンスペクトルのグラフ表示である。(a)感染していない細胞(図5A)(すなわち、ビリオンに曝露されていない)、並びに(b)Si3N4(図5B)、(c)AlN(図5C)、及び(d)Cu(図5D)に10分間曝露したSARS-CoV-2ビリオンに感染した細胞。図5Eには、曝露されていないビリオンによって感染した細胞のラマンスペクトル(陰性対照)。図5Fには、曝露されていないビリオン、及び異なる粒子に10分間曝露されたビリオン(ラベルを参照されたい)による感染細胞の割合の関数としての2つのトリプトファンT1及びT2バンド(それぞれ756及び875cm-1)の平均強度のプロット。挿入図には、酵素的IDO反応時のトリプトファンの異化における中間体であるN’-ホルミルキヌレニンの構造。図5Gでは、グラフ表示は、Cu(II)イオンのキレート化の際にチロシン中の環振動(Ty2バンド)の消失を正当化し得るチロシン系ペプチドの3つの可能な立体配座を示す。1 is a graphical representation of a Raman spectrum for: (a) Uninfected cells (Fig. 5A) (i.e., not exposed to virions) and (b) Si3N4 (Fig. 5B), (c) AlN (Fig. 5C), and (d) Cu (Fig. 5D). ) cells infected with SARS-CoV-2 virions exposed for 10 minutes. In Figure 5E, Raman spectrum of cells infected with unexposed virions (negative control). Figure 5F shows the two tryptophan T1 and T2 bands (756 and 875 cm, respectively) as a function of the percentage of infected cells by unexposed virions and virions exposed for 10 min to different particles (see labels). 1) Plot of average intensity. Inset: Structure of N'-formylkynurenine, an intermediate in the catabolism of tryptophan during the enzymatic IDO reaction. In FIG. 5G, a graphical representation shows three possible conformations of a tyrosine-based peptide that may justify the disappearance of the ring vibration in tyrosine (Ty2 band) upon chelation of Cu(II) ions. 以下についてのラマンスペクトルのグラフ表示である。(a)感染していない細胞(図5A)(すなわち、ビリオンに曝露されていない)、並びに(b)Si3N4(図5B)、(c)AlN(図5C)、及び(d)Cu(図5D)に10分間曝露したSARS-CoV-2ビリオンに感染した細胞。図5Eには、曝露されていないビリオンによって感染した細胞のラマンスペクトル(陰性対照)。図5Fには、曝露されていないビリオン、及び異なる粒子に10分間曝露されたビリオン(ラベルを参照されたい)による感染細胞の割合の関数としての2つのトリプトファンT1及びT2バンド(それぞれ756及び875cm-1)の平均強度のプロット。挿入図には、酵素的IDO反応時のトリプトファンの異化における中間体であるN’-ホルミルキヌレニンの構造。図5Gでは、グラフ表示は、Cu(II)イオンのキレート化の際にチロシン中の環振動(Ty2バンド)の消失を正当化し得るチロシン系ペプチドの3つの可能な立体配座を示す。1 is a graphical representation of a Raman spectrum for: (a) Uninfected cells (Fig. 5A) (i.e., not exposed to virions) and (b) Si3N4 (Fig. 5B), (c) AlN (Fig. 5C), and (d) Cu (Fig. 5D). ) cells infected with SARS-CoV-2 virions exposed for 10 minutes. In Figure 5E, Raman spectrum of cells infected with unexposed virions (negative control). Figure 5F shows the two tryptophan T1 and T2 bands (756 and 875 cm, respectively) as a function of the percentage of infected cells by unexposed virions and virions exposed for 10 min to different particles (see labels). 1) Plot of average intensity. Inset: Structure of N'-formylkynurenine, an intermediate in the catabolism of tryptophan during the enzymatic IDO reaction. In FIG. 5G, a graphical representation shows three possible conformations of a tyrosine-based peptide that may justify the disappearance of the ring vibration in tyrosine (Ty2 band) upon chelation of Cu(II) ions. 以下についてのラマンスペクトルのグラフ表示である。(a)感染していない細胞(図5A)(すなわち、ビリオンに曝露されていない)、並びに(b)Si3N4(図5B)、(c)AlN(図5C)、及び(d)Cu(図5D)に10分間曝露したSARS-CoV-2ビリオンに感染した細胞。図5Eには、曝露されていないビリオンによって感染した細胞のラマンスペクトル(陰性対照)。図5Fには、曝露されていないビリオン、及び異なる粒子に10分間曝露されたビリオン(ラベルを参照されたい)による感染細胞の割合の関数としての2つのトリプトファンT1及びT2バンド(それぞれ756及び875cm-1)の平均強度のプロット。挿入図には、酵素的IDO反応時のトリプトファンの異化における中間体であるN’-ホルミルキヌレニンの構造。図5Gでは、グラフ表示は、Cu(II)イオンのキレート化の際にチロシン中の環振動(Ty2バンド)の消失を正当化し得るチロシン系ペプチドの3つの可能な立体配座を示す。1 is a graphical representation of a Raman spectrum for: (a) Uninfected cells (Fig. 5A) (i.e., not exposed to virions) and (b) Si3N4 (Fig. 5B), (c) AlN (Fig. 5C), and (d) Cu (Fig. 5D). ) cells infected with SARS-CoV-2 virions exposed for 10 minutes. In Figure 5E, Raman spectrum of cells infected with unexposed virions (negative control). Figure 5F shows the two tryptophan T1 and T2 bands (756 and 875 cm, respectively) as a function of the percentage of infected cells by unexposed virions and virions exposed for 10 min to different particles (see labels). 1) Plot of average intensity. Inset: Structure of N'-formylkynurenine, an intermediate in the catabolism of tryptophan during the enzymatic IDO reaction. In FIG. 5G, a graphical representation shows three possible conformations of a tyrosine-based peptide that may justify the disappearance of the ring vibration in tyrosine (Ty2 band) upon chelation of Cu(II) ions. 以下についてのラマンスペクトルのグラフ表示である。(a)感染していない細胞(図5A)(すなわち、ビリオンに曝露されていない)、並びに(b)Si3N4(図5B)、(c)AlN(図5C)、及び(d)Cu(図5D)に10分間曝露したSARS-CoV-2ビリオンに感染した細胞。図5Eには、曝露されていないビリオンによって感染した細胞のラマンスペクトル(陰性対照)。図5Fには、曝露されていないビリオン、及び異なる粒子に10分間曝露されたビリオン(ラベルを参照されたい)による感染細胞の割合の関数としての2つのトリプトファンT1及びT2バンド(それぞれ756及び875cm-1)の平均強度のプロット。挿入図には、酵素的IDO反応時のトリプトファンの異化における中間体であるN’-ホルミルキヌレニンの構造。図5Gでは、グラフ表示は、Cu(II)イオンのキレート化の際にチロシン中の環振動(Ty2バンド)の消失を正当化し得るチロシン系ペプチドの3つの可能な立体配座を示す。1 is a graphical representation of a Raman spectrum for: (a) Uninfected cells (Fig. 5A) (i.e., not exposed to virions) and (b) Si3N4 (Fig. 5B), (c) AlN (Fig. 5C), and (d) Cu (Fig. 5D). ) cells infected with SARS-CoV-2 virions exposed for 10 minutes. In Figure 5E, Raman spectrum of cells infected with unexposed virions (negative control). Figure 5F shows the two tryptophan T1 and T2 bands (756 and 875 cm, respectively) as a function of the percentage of infected cells by unexposed virions and virions exposed for 10 min to different particles (see labels). 1) Plot of average intensity. Inset: Structure of N'-formylkynurenine, an intermediate in the catabolism of tryptophan during the enzymatic IDO reaction. In FIG. 5G, a graphical representation shows three possible conformations of a tyrosine-based peptide that may justify the disappearance of the ring vibration in tyrosine (Ty2 band) upon chelation of Cu(II) ions. 以下についてのラマンスペクトルのグラフ表示である。(a)感染していない細胞(図5A)(すなわち、ビリオンに曝露されていない)、並びに(b)Si3N4(図5B)、(c)AlN(図5C)、及び(d)Cu(図5D)に10分間曝露したSARS-CoV-2ビリオンに感染した細胞。図5Eには、曝露されていないビリオンによって感染した細胞のラマンスペクトル(陰性対照)。図5Fには、曝露されていないビリオン、及び異なる粒子に10分間曝露されたビリオン(ラベルを参照されたい)による感染細胞の割合の関数としての2つのトリプトファンT1及びT2バンド(それぞれ756及び875cm-1)の平均強度のプロット。挿入図には、酵素的IDO反応時のトリプトファンの異化における中間体であるN’-ホルミルキヌレニンの構造。図5Gでは、グラフ表示は、Cu(II)イオンのキレート化の際にチロシン中の環振動(Ty2バンド)の消失を正当化し得るチロシン系ペプチドの3つの可能な立体配座を示す。1 is a graphical representation of a Raman spectrum for: (a) Uninfected cells (Fig. 5A) (i.e., not exposed to virions) and (b) Si3N4 (Fig. 5B), (c) AlN (Fig. 5C), and (d) Cu (Fig. 5D). ) cells infected with SARS-CoV-2 virions exposed for 10 minutes. In Figure 5E, Raman spectrum of cells infected with unexposed virions (negative control). Figure 5F shows the two tryptophan T1 and T2 bands (756 and 875 cm, respectively) as a function of the percentage of infected cells by unexposed virions and virions exposed for 10 min to different particles (see labels). 1) Plot of average intensity. Inset: Structure of N'-formylkynurenine, an intermediate in the catabolism of tryptophan during the enzymatic IDO reaction. In FIG. 5G, a graphical representation shows three possible conformations of a tyrosine-based peptide that may justify the disappearance of the ring vibration in tyrosine (Ty2 band) upon chelation of Cu(II) ions. Si3N4の表面におけるプロトン化アミン基Si-NH3+と、細胞におけるリジンのN末端C-NH3+との間の化学及び電荷の類似性を示す概略モデル(左パネル)、並びにSARS-CoV-2ウイルスと、Si3N4の表面における帯電した分子種(具体的には、プロトン化アミンの帯電を加える)及び溶出した種NH3/NH4+との相互作用(中央パネル)である。溶出したNは、固体表面に3+の帯電した空孔を残し(紫色の部位)、これは負に帯電したシラノールとともに発生する。溶出した窒素種(すなわち、2’-ヒドロキシル基の脱プロトン化、一過性のペンタホスフェートの形成、及び加水分解によるアルカリ性エステル交換によるRNA骨格中のホスホジエステル結合の切断)によるRNA骨格切断をもたらす3ステップのプロセスを右パネルに示す。プロトン化アミンとリジンのN末端との間の類似性が、SARS-CoV-2ビリオン不活化のための非常に効果的な「競合結合」の引き金となる可能性があり、一方で、溶出したアンモニアが、組み合わされた「捕まえて死滅させる」効果において、ビリオンRNAを致命的なほど分解することに留意されたい。Schematic model (left panel) showing the chemical and charge similarity between the protonated amine group Si-NH3+ on the surface of Si3N4 and the N-terminal C-NH3+ of lysine in cells, and the SARS-CoV-2 virus. Charged molecular species on the surface of Si3N4 (specifically adding charge of protonated amine) and interaction with eluted species NH3/NH4+ (middle panel). The eluted N leaves 3+ charged vacancies on the solid surface (purple areas), which are generated together with negatively charged silanol. eluted nitrogen species (i.e., deprotonation of 2'-hydroxyl groups, formation of transient pentaphosphates, and cleavage of phosphodiester bonds in the RNA backbone by hydrolytic alkaline transesterification) resulting in RNA backbone cleavage. The three-step process is shown in the right panel. The similarity between protonated amines and the N-terminus of lysine may trigger highly effective "competitive binding" for SARS-CoV-2 virion inactivation, while the eluted Note that ammonia fatally degrades virion RNA in a combined "catch and kill" effect. 24時間目及び48時間目のPEEK、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、Shapal(窒化ホウ素及び窒化アルミニウムの組み合わせ)、及び窒化ケイ素材料に対する平均細菌成長の対数比較である。Figure 3 is a logarithmic comparison of mean bacterial growth for PEEK, boron nitride, aluminum nitride, Shapal (a combination of boron nitride and aluminum nitride), and silicon nitride materials at 24 and 48 hours. 15重量%/体積で30分間曝露した、α-及びβ-窒化ケイ素粉末に対する、SARS-CoV-2ウイルスのワシントン州バリアントのRT-qPCRゲノム試験を示すチャートである。Figure 2 is a chart showing RT-qPCR genomic testing of the Washington state variant of the SARS-CoV-2 virus on α- and β-silicon nitride powders exposed at 15% wt/vol for 30 minutes. 15重量%/体積で30分間曝露した、α-及びβ-窒化ケイ素粉末に対する、SARS-CoV-2ウイルスのワシントン州バリアントのプラークアッセイ試験の結果を示すチャートである。Figure 2 is a chart showing the results of plaque assay testing of the Washington state variant of the SARS-CoV-2 virus on α- and β-silicon nitride powders exposed at 15% wt/vol for 30 minutes. 15重量%/体積で30分間曝露した、α-及びβ-窒化ケイ素粉末に対する、SARS-CoV-2ウイルスの南アフリカバリアントのプラークアッセイ試験の結果を示すチャートである。Figure 2 is a chart showing the results of a plaque assay test of the South African variant of the SARS-CoV-2 virus on α- and β-silicon nitride powders exposed at 15% wt/vol for 30 minutes. 15重量%/体積で30分間曝露した、α-及びβ-窒化ケイ素粉末に対する、SARS-CoV-2ウイルスの英国バリアントのプラークアッセイ試験の結果を示すチャートである。Figure 2 is a chart showing the results of a plaque assay test of the UK variant of the SARS-CoV-2 virus on α- and β-silicon nitride powders exposed for 30 minutes at 15% wt/vol.

対応する参照符号は、図面の図のうちの要素を示す。図面で使用される見出しは、特許請求の範囲を限定するものではない。 Corresponding reference numbers indicate elements in the figures of the drawings. The headings used in the drawings are not intended to limit the scope of the claims.

本開示の様々な実施形態が、以下に詳細に論じられる。具体的な実装形態が論じられるが、これは例示目的のみのために行われることを理解されたい。当業者は、他の構成成分及び構成が、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく使用され得ることを認識するであろう。したがって、以下の説明及び図面は例示であり、限定するものとして解釈されるべきではない。本開示の完全な理解をもたらすために、多数の具体的な詳細が記載されている。しかし、特定の事例では、説明を不明瞭にすることを避けるために、周知又は通例の詳細は説明されていない。本開示における1つ又はある実施形態への言及は、同じ実施形態又は任意の実施形態への言及となり得、そのような言及は、実施形態の少なくとも1つを意味する。 Various embodiments of the disclosure are discussed in detail below. Although specific implementations are discussed, it should be understood that this is done for illustrative purposes only. Those skilled in the art will recognize that other components and configurations may be used without departing from the spirit and scope of this disclosure. Accordingly, the following description and drawings are illustrative in nature and should not be construed as limiting. Numerous specific details are set forth to provide a thorough understanding of the disclosure. However, in certain instances, well-known or customary details have not been described in order to avoid obscuring the description. References to one or an embodiment in this disclosure may be references to the same embodiment or any embodiment, and such references mean at least one of the embodiments.

「一実施形態」又は「ある実施形態」との言及は、その実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、又は特性が、本開示の少なくとも一実施形態に含まれることを意味する。本明細書の様々な箇所における「一実施形態では」という語句の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態を指しているわけではなく、他の実施形態と相互排他的な別個の実施形態又は代替の実施形態でもない。更に、いくつかの実施形態によって示され、他の実施形態によって示されない可能性がある様々な特徴が記載される。 Reference to "an embodiment" or "an embodiment" means that a particular feature, structure, or characteristic described in connection with that embodiment is included in at least one embodiment of the present disclosure. . The appearances of the phrase "in one embodiment" in various places in this specification are not necessarily all referring to the same embodiment, but rather to separate or alternative embodiments that are mutually exclusive of other embodiments. Nor is it an embodiment. Additionally, various features are described that may be exhibited by some embodiments and not by other embodiments.

本明細書で使用される場合、「含む(comprising)」、「有する(having)」、及び「含む(including)」という用語は、それらのオープンで非限定的な意味で使用される。「a」、「an」、及び「the」という用語は、複数及び単数を包含すると理解される。したがって、「その混合物(a mixture thereof)」という用語はまた、「それらの混合物(mixtures thereof)」に関する。 As used herein, the terms "comprising," "having," and "including" are used in their open, non-limiting sense. The terms "a," "an," and "the" are understood to include the plural and singular. Thus, the term "a mixture thereof" also relates to "mixtures thereof".

本明細書で使用される場合、「不活化する」又は「不活化」は、ウイルスを完全に除去するか、又はウイルスを非感染性にすることのいずれかによって、ウイルスが製品又は物体を汚染することを止めるウイルス不活化を指す。 As used herein, "inactivate" or "inactivate" means that a virus contaminates a product or object, either by completely removing the virus or rendering it non-infectious. This refers to virus inactivation that stops the virus from doing anything.

本明細書で使用される「物体」、「装置」又は「構成成分」という用語は、材料、組成物、デバイス、表面コーティング、及び/又は複合材を含む。いくつかの例では、装置は、様々な医療用デバイス又は器具、検査台、衣類、フィルタ、マスク及び手袋などの個人用保護具、カテーテル、内視鏡器具、ウイルスの持続性が疾患の拡散を促進し得る一般的に触れられる表面などを含み得る。装置は、金属、ポリマー、及び/又はセラミック(例えば、窒化ケイ素及び/又は他のセラミック材料)であってもよい。 The terms "object," "apparatus," or "component" as used herein include materials, compositions, devices, surface coatings, and/or composites. In some instances, the equipment may include various medical devices or instruments, examination tables, clothing, filters, personal protective equipment such as masks and gloves, catheters, endoscopic equipment, and other devices that may cause persistence of the virus to reduce the spread of the disease. This may include commonly touched surfaces that may be facilitated. The device may be metallic, polymeric, and/or ceramic (eg, silicon nitride and/or other ceramic materials).

本明細書で使用される場合、「接触する」は、組成物又は装置によって影響を受けるように、組成物又は装置に物理的に接触しているか、又は十分に近接して近い範囲内にあることを意味する。 As used herein, "contacting" is in physical contact with, or in close enough proximity to, a composition or device so as to be affected by the composition or device. It means that.

本明細書で使用される場合、「個人用保護具」又は「PPE」は、病原体又は他の有害物質への曝露を最小限に抑えるために、人によって着用されるか、又は他の方法で使用される任意のデバイス、物品、又は装置を意味する。PPEの非限定的な例には、ボディカバー、ヘッドカバー、靴のカバー、フェイスマスク、目のプロテクタ、顔及び目のプロテクタ、並びに手袋が含まれる。 As used herein, "personal protective equipment" or "PPE" refers to equipment worn or otherwise worn by a person to minimize exposure to pathogens or other hazardous substances. means any device, article, or apparatus used. Non-limiting examples of PPE include body coverings, head coverings, shoe coverings, face masks, eye protectors, face and eye protectors, and gloves.

本明細書で使用される場合、「窒化ケイ素」という用語は、α-Si3N4、β-Si3N4、SiYAlON、β-SiYAlON、SiYON、SiAlON、又はそれらの組み合わせを含む。 As used herein, the term "silicon nitride" includes α-Si3N4, β-Si3N4, SiYAlON, β-SiYAlON, SiYON, SiAlON, or combinations thereof.

本明細書で使用される場合、「構成成分」という用語は、抗病原体性目的に有用である、窒化物系材料、化合物、インプラント、デバイス、又は同様のものを含む。 As used herein, the term "component" includes nitride-based materials, compounds, implants, devices, or the like that are useful for anti-pathogen purposes.

本明細書で使用される場合、「有効濃度」という用語は、少なくとも30分間で病原体の少なくとも90%を不活化するのに必要な材料の濃度として定義される。非限定的な例として、α-Si3N4の有効濃度は、30分以内にウイルスの活性を少なくとも1-log10減少させる濃度であってもよい。 As used herein, the term "effective concentration" is defined as the concentration of material required to inactivate at least 90% of the pathogen in at least 30 minutes. As a non-limiting example, an effective concentration of α-Si3N4 may be a concentration that reduces the activity of the virus by at least 1-log10 within 30 minutes.

本明細書で使用される用語は、一般に、開示の文脈内で、及び各用語が使用される特定の文脈において、当該技術分野におけるそれらの通常の意味を有する。本明細書で論じられる用語のうちのいずれか1つ以上について代替の言語及び同義語を使用してもよく、ある用語が本明細書で詳述されるか、又は論じられるか否かに特別な重要性が置かれるべきではない。場合によっては、特定の用語の同義語が提示される。1つ以上の同義語の列挙は、他の同義語の使用を排除しない。本明細書で論じられる任意の用語の例を含む、本明細書のいずれかの例の使用は、単なる例示であり、本開示又は任意の例示的な用語の範囲及び意味を更に限定することを意図するものではない。同様に、本開示は、本明細書で与えられる様々な実施形態に限定されない。 The terms used herein generally have their ordinary meanings in the art within the context of the disclosure and in the specific context in which each term is used. Alternative language and synonyms may be used for any one or more of the terms discussed herein, and specific terms may be used depending on whether a term is recited or discussed herein. no great importance should be attached to it. In some cases, synonyms for a particular term are provided. The recitation of one or more synonyms does not exclude the use of other synonyms. The use of any examples herein, including examples of any terms discussed herein, is merely exemplary and is not intended to further limit the scope and meaning of the disclosure or any exemplary term. It's not what I intend. Similarly, this disclosure is not limited to the various embodiments provided herein.

以下の説明において、本開示の追加の特徴及び利点を述べ、一部は、説明から明らかであるか、又は本明細書に開示される原理の実践により知得することができる。本開示の特徴及び利点は、添付の特許請求の範囲で特に指摘される器具及び組み合わせによって実現し、取得することができる。本開示のこれら及び他の特徴は、以下の説明及び添付の特許請求の範囲からより完全に明らかになるか、又は本明細書で述べる原理の実践によって知得することができる。 In the description that follows, additional features and advantages of the disclosure are set forth, in part, that are obvious from the description, or that can be learned by practicing the principles disclosed herein. The features and advantages of the disclosure may be realized and obtained by means of the instruments and combinations particularly pointed out in the appended claims. These and other features of the disclosure will be more fully apparent from the following description and appended claims, or can be learned by practicing the principles described herein.

I.窒化ケイ素及び窒化アルミニウムを用いたSARS-CoV-2の不活化
本明細書には、ウイルスを、窒化ケイ素及び/又は窒化アルミニウムを含む物体又は組成物と接触させることによる、SARS-CoV-2ウイルスを不活化するための方法が提供される。窒化ケイ素及び/又は窒化アルミニウムは、連続的に結合し(すなわち、捕捉し)、次いで、ウイルスを不活化する(例えば、「捕まえて死滅させる」)。
I. Inactivation of SARS-CoV-2 Using Silicon Nitride and Aluminum Nitride The invention herein describes how to inactivate SARS-CoV-2 virus by contacting the virus with an object or composition comprising silicon nitride and/or aluminum nitride. A method is provided for inactivating. The silicon nitride and/or aluminum nitride sequentially binds (ie, captures) and then inactivates (eg, "captures and kills") the virus.

窒化ケイ素は、独特の表面化学を有し、生体適合性であり、多くの生物医学的用途を提供し、例えば、1)脊椎インプラント及び歯科用インプラントなどにおける同時の骨形成、骨誘導、骨伝導、及び静菌、2)異なる機構によるグラム陽性菌及びグラム陰性菌の両方の死滅、3)ヒト及び動物のウイルス、細菌、及び真菌の不活化、並びに4)ポリマー若しくは金属マトリックス複合材、天然若しくは人工の繊維、ポリマー、又は窒化ケイ素粉末を含有する金属は、重要な窒化ケイ素の骨修復性、静菌性、抗ウイルス性、及び抗真菌性を保持する。 Silicon nitride has a unique surface chemistry, is biocompatible, and offers many biomedical applications, including: 1) simultaneous bone formation, osteoinduction, and osteoconduction, such as in spinal and dental implants; , and bacteriostasis, 2) killing of both gram-positive and gram-negative bacteria by different mechanisms, 3) inactivation of human and animal viruses, bacteria, and fungi, and 4) polymer or metal matrix composites, natural or Man-made fibers, polymers, or metals containing silicon nitride powder retain the important bone repair, bacteriostatic, antiviral, and antifungal properties of silicon nitride.

窒化ケイ素(Si3N4)は、1950年以来多くの産業で使用されてきた非酸化物セラミック化合物である。Si3N4の製剤は、長期安全性、有効性、及び生体適合性が証明されている、頸椎及び腰椎の固定術における椎間スペーサとしての使用について、FDAに承認されている。Si3N4インプラントについての臨床データは、同種移植片、チタン、及びポリエーテルエーテルケトンなどの他の脊椎生体材料と有利に比較される。興味深い知見は、Si3N4インプラントが、他のインプラント材料(2.7%~18%)と比較した場合に、細菌感染の発生率が低い(すなわち、0.006%未満)ことである。この特性は、少量の窒素を溶出し、これがアンモニア、アンモニウム、及び細菌を阻害する他の反応性窒素種(RNS)に変換される、Si3N4の複雑な表面生化学を反映している。最近の調査はまた、水性懸濁液中の焼結Si3N4粉末へのウイルス曝露が、H1N1(インフルエンザA/Puerto Rico/8/1934)、ネコカリシウイルス、及びエンテロウイルス(EV-A71)を中和したことを見出した。これらの知見に基づいて、Si3N4は、SARS-CoV-2を不活化することができる可能性がある。 Silicon nitride (Si3N4) is a non-oxide ceramic compound that has been used in many industries since 1950. Formulation of Si3N4 is FDA approved for use as an intervertebral spacer in cervical and lumbar fusion procedures with proven long-term safety, efficacy, and biocompatibility. Clinical data for Si3N4 implants compare favorably with other spinal biomaterials such as allograft, titanium, and polyetheretherketone. An interesting finding is that Si3N4 implants have a low incidence of bacterial infection (ie, less than 0.006%) when compared to other implant materials (2.7% to 18%). This property reflects the complex surface biochemistry of Si3N4, which elutes small amounts of nitrogen, which is converted to ammonia, ammonium, and other reactive nitrogen species (RNS) that inhibit bacteria. Recent studies also showed that virus exposure to sintered Si3N4 powder in aqueous suspension neutralized H1N1 (influenza A/Puerto Rico/8/1934), feline calicivirus, and enterovirus (EV-A71). I discovered that. Based on these findings, Si3N4 may be able to inactivate SARS-CoV-2.

窒化ケイ素は、水性媒体、又は生物学的流体及び組織と接触したときに窒素含有種が放出されることに起因して、抗病原体性であり得る。窒化ケイ素の表面化学は、以下のように示すことができる。 Silicon nitride may be anti-pathogenic due to the release of nitrogen-containing species upon contact with aqueous media or biological fluids and tissues. The surface chemistry of silicon nitride can be shown as follows.

表面のシラノールが比較的安定であるため、窒素は、ケイ素よりも速く(数分以内に)溶出する。ウイルスの場合、驚くべきことに、窒化ケイ素は、ゲノムの完全性の喪失及びウイルス不活化をもたらすアルカリ性エステル交換によるRNA切断をもたらし得ることが見出された。赤血球凝集素の活性も減少させ得る。アンモニアの溶出は、これに付随するpHの増加とともに、ウイルス、細菌、及び真菌を不活化する。実施例に示されるように、驚くべきことに、窒化ケイ素及び窒化アルミニウムのそれぞれがSARS-CoV-2を不活化することが見出された。 Nitrogen elutes faster (within minutes) than silicon because the surface silanols are relatively stable. In the case of viruses, it has surprisingly been found that silicon nitride can lead to RNA cleavage by alkaline transesterification leading to loss of genome integrity and virus inactivation. Hemagglutinin activity may also be reduced. Elution of ammonia, with its attendant increase in pH, inactivates viruses, bacteria, and fungi. As shown in the Examples, it has surprisingly been found that silicon nitride and aluminum nitride each inactivate SARS-CoV-2.

歴史的に認識されている殺ウイルス剤である銅(Cu)の使用は、その細胞毒性によって制限される。Cuとは対照的に、Si3N4で作られたセラミックデバイス又は装置は生体適合性であり、人体に有毒ではない。Si3N4の利点は、材料の汎用性である。したがって、Si3N4は、ポリマー、生物活性ガラス、更には他のセラミックに組み込まれて、Si3N4の好ましい生体適合特性及び抗ウイルス特性を保持する複合材及びコーティングを作製し得る。 The use of copper (Cu), a historically recognized virucide, is limited by its cytotoxicity. In contrast to Cu, ceramic devices or devices made of Si3N4 are biocompatible and non-toxic to humans. The advantage of Si3N4 is the versatility of the material. Therefore, Si3N4 can be incorporated into polymers, bioactive glasses, and even other ceramics to create composites and coatings that retain the favorable biocompatible and antiviral properties of Si3N4.

本開示は、SARS-CoV-2を、Si3N4及び窒化アルミニウム(AlN)粒子の水性懸濁液、及び2つの対照(すなわち、銅(Cu)粒子の懸濁液(陽性対照)及び抗ウイルス剤を含まないSARS-CoV-2ビリオンの偽懸濁液(陰性対照))に曝露する効果を比較する。ウイルスを含む様々な微生物を不活化するそのよく知られた能力のために、銅(Cu)を陽性対照として選択した。窒化アルミニウムは、Si3N4と同様に、水溶液中での表面加水分解が窒素の溶出をもたらし、それに付随するpHの増加と伴う窒素系化合物であるため、試験に含めた。同等の抗ウイルス現象及び抗菌現象は、全ての窒化物系化合物に対して有効であると考えられているので、窒素含有無機材料の抗病原体性機構についての更なる洞察を得るために、AlNを使用した。 The present disclosure examines SARS-CoV-2 using an aqueous suspension of Si3N4 and aluminum nitride (AlN) particles, and two controls, namely, a suspension of copper (Cu) particles (positive control) and an antiviral agent. The effects of exposure to a mock suspension of SARS-CoV-2 virions without (negative control) are compared. Copper (Cu) was chosen as a positive control because of its well-known ability to inactivate various microorganisms, including viruses. Aluminum nitride, like Si3N4, was included in the test because it is a nitrogen-based compound whose surface hydrolysis in aqueous solution results in the elution of nitrogen with a concomitant increase in pH. Since comparable antiviral and antibacterial phenomena are believed to be effective for all nitride-based compounds, we investigated AlN to gain further insight into the antipathogenic mechanisms of nitrogen-containing inorganic materials. used.

一般的な材料(例えば、金属、プラスチック、紙、及び布地)並びに接触面(例えば、ノブ、ハンドル、レール、机、及びデスクトップ)におけるヒトコロナウイルスの持続性は、疾患の院内拡散及び社会的拡散に寄与し得る。Warnes et al.は、室温、30~40%の湿度で、病原性ヒトコロナウイルス229E(HuCoV-229E)が、テフロン、ポリ塩化ビニル、セラミックタイル、ガラス、ステンレス鋼、及びシリコーンゴムなどの様々な材料の上で少なくとも5日間持続的に生存した後も、肺細胞モデルにおいて感染性を維持していたことを報告した。これらの研究者らはまた、Cu表面に対する模擬の指先汚染について、迅速なHuCoV-229E不活化(数分以内)を示した。Cuイオン放出及び活性酸素種(ROS)の生成は、ウイルス不活化に関与していた。銅及び真鍮表面との接触時間の増加は、ウイルスRNAのより大きな非特異的断片化を引き起こし、このことは、可逆的なウイルス不活化を示している。より最近になって、Doremalen et al.は、プラスチック、厚紙、ステンレス鋼、及び更にはCu表面上で、適用から4~72時間、SARS-CoV-1及びSARS-CoV-2ウイルスの両方の表面安定性を示した。呼吸用N95等級マスクは、微粒子を吸入し得る前に捕捉することができるが、SARS-CoV-2ウイルス粒子はマスクフィルタ内で最大7日間活性を維持する。したがって、Cu表面で観察されるようなウイルスの接触での死滅は、疾患緩和の戦略として新たな関心を集めている。 The persistence of human coronaviruses on common materials (e.g., metals, plastics, paper, and textiles) and contact surfaces (e.g., knobs, handles, rails, desks, and desktops) has been linked to nosocomial and social spread of the disease. can contribute to Warnes et al. At room temperature and 30-40% humidity, pathogenic human coronavirus 229E (HuCoV-229E) can be grown on various materials such as Teflon, polyvinyl chloride, ceramic tiles, glass, stainless steel, and silicone rubber. reported that they remained infectious in a lung cell model after persistent survival for at least 5 days. These researchers also demonstrated rapid HuCoV-229E inactivation (within minutes) for simulated fingertip contamination on Cu surfaces. Cu ion release and generation of reactive oxygen species (ROS) were involved in virus inactivation. Increasing contact time with copper and brass surfaces caused greater non-specific fragmentation of viral RNA, indicating reversible virus inactivation. More recently, Doremalen et al. demonstrated surface stability of both SARS-CoV-1 and SARS-CoV-2 viruses on plastic, cardboard, stainless steel, and even Cu surfaces for 4 to 72 hours after application. Respiratory N95 grade masks can trap particulates before they can be inhaled, but SARS-CoV-2 virus particles remain active within the mask filter for up to seven days. Therefore, killing of viruses on contact, as observed on Cu surfaces, is gaining new interest as a strategy for disease mitigation.

驚くべきことに、内因性の窒素放出が可能な化合物、例えば、Si3N4及びAlNは、少なくともCuと同程度に効果的に、SARS-CoV-2ウイルスを不活化することができる。いずれか1つの理論に限定されるものではないが、RNA断片化、Cu及びAlNの場合には、直接的な金属イオン毒性などの複数の抗ウイルス機構が有効である可能性がある。しかし、Cu及びAlNの上清は細胞溶解を示したが、Si3N4は、代謝の変化を引き起こさない可能性がある。Si3N4ウイルス上清に曝露したVeroE6細胞のラマンスペクトルは、感染していない偽のラマンスペクトルと同様であった。これらの知見は、Si3N4、Cu及びAlNが、全てSARS-CoV-2ウイルスを不活化することができたが、Si3N4が最も安全であったことを示している。 Surprisingly, compounds capable of endogenous nitrogen release, such as Si3N4 and AlN, can inactivate the SARS-CoV-2 virus at least as effectively as Cu. Without being limited to any one theory, multiple antiviral mechanisms may be effective, including RNA fragmentation, direct metal ion toxicity in the case of Cu and AlN. However, while Cu and AlN supernatants showed cell lysis, Si3N4 may not cause metabolic changes. The Raman spectra of VeroE6 cells exposed to Si3N4 virus supernatant were similar to those of uninfected mocks. These findings indicate that Si3N4, Cu and AlN were all able to inactivate the SARS-CoV-2 virus, but Si3N4 was the safest.

抗ウイルス効果は、電気的引力(インフルエンザウイルスの場合、エンベロープ糖タンパク質ヘマグルチニンへの「競合結合」を含む)及び反応性窒素種(RNS)によるウイルスRNA断片化に関連し得る。これらの現象は、水溶液中の自由電子及び負に帯電したシラノールの放出と合わさって、アンモニア(NH3)及びアンモニウム(NH4+)部分を形成するSi3N4の表面からの窒素のゆっくりと制御された溶出に起因する。 Antiviral effects may be related to electrical attraction (in the case of influenza viruses, including "competitive binding" to the envelope glycoprotein hemagglutinin) and viral RNA fragmentation by reactive nitrogen species (RNS). These phenomena are due to the slow and controlled elution of nitrogen from the surface of Si3N4, which together with the release of free electrons and negatively charged silanols in aqueous solution, forms ammonia (NH3) and ammonium (NH4+) moieties. do.

SARS-CoV-2ウイルス不活化の文脈では、Si3N4の表面化学の2つの重要な態様が、基本的な役割を果たす。(i)Si3N4の表面にあるプロトン化アミノ基Si-NH3+と、ウイルス上のリジンのN末端C-NH3+との類似性、及び(ii)Si3N4加水分解に起因する気体アンモニアの溶出。SARS-CoV-2とSi3N4表面との間の相互作用の概略図を図6(中央パネル)に示す。類似性は、この図の左パネルに示されている。これは、B型肝炎及びインフルエンザAなどのいくつかの成功した他の例に由来する、SARS-CoV-2不活化に対する非常に効果的な「競合結合」アプローチの引き金となる。溶出した(気体状)NH3の強い抗ウイルス効果は、ビリオンの浸透及びRNA骨格との反応に起因するものである。RNAは、そのホスホジエステル結合の加水分解を介してアルカリ性エステル交換を受ける。RNAホスホジエステル結合切断を図6の右パネルに概略的に示す。本研究のRT-PCR及び蛍光顕微鏡法の結果は、以前の研究と一致して、両方の機構からのSARS-CoV-2の不活化への寄与を示唆している。上清又はSi3N4粒子のいずれかから回収されたウイルスRNAについて、図1A~1Dに示されるTCID50の結果、及び図2A~2DのRT-PCRデータは、これらの機構に関する重要な情報を提供する。Si3N4への1分間の曝露後に、99%を超える不活化が達成されたが(図1B)、上清について部分的なウイルスRNA断片化のみが観察され(図2A)、一方で、Si3N4粒子から回収されたRNA(図2B)は、本質的に完全に断片化されていた。なお、Cuについては、逆の効果が見られた。このことは、図6の左パネルに示すように、Si3N4の不活化の機構が、「競合結合」及びアンモニア毒の連続的な事象(一種の「捕まえて死滅させる」シナリオ)を有していたことを示唆している。Si3N4への10分間の曝露時の完全なRNA断片化は、窒素溶出が、ウイルス不活化を引き起こす反応のカスケードの引き金となる重要なプロセスであることを示唆している(図6の右パネルを参照されたい)。 In the context of SARS-CoV-2 virus inactivation, two important aspects of Si3N4 surface chemistry play a fundamental role. (i) the similarity between the protonated amino group Si-NH3+ on the surface of Si3N4 and the N-terminal C-NH3+ of lysine on the virus, and (ii) the elution of gaseous ammonia due to Si3N4 hydrolysis. A schematic diagram of the interaction between SARS-CoV-2 and the Si3N4 surface is shown in Figure 6 (middle panel). Similarities are shown in the left panel of this figure. This triggers a highly effective "competitive binding" approach to SARS-CoV-2 inactivation, derived from several other successful examples such as hepatitis B and influenza A. The strong antiviral effect of eluted (gaseous) NH3 is due to its penetration of virions and reaction with the RNA backbone. RNA undergoes alkaline transesterification via hydrolysis of its phosphodiester bonds. RNA phosphodiester bond cleavage is shown schematically in the right panel of FIG. The RT-PCR and fluorescence microscopy results of the present study suggest a contribution to SARS-CoV-2 inactivation from both mechanisms, consistent with previous studies. The TCID50 results shown in FIGS. 1A-1D and the RT-PCR data in FIGS. 2A-2D for viral RNA recovered from either the supernatant or the Si3N4 particles provide important information regarding these mechanisms. Although >99% inactivation was achieved after 1 minute exposure to Si3N4 (Fig. 1B), only partial viral RNA fragmentation was observed for the supernatant (Fig. 2A), whereas The recovered RNA (Figure 2B) was essentially completely fragmented. Note that the opposite effect was observed for Cu. This suggests that the mechanism of Si3N4 inactivation had a sequential event of "competitive binding" and ammonia toxicity (a kind of "catch and kill" scenario), as shown in the left panel of Figure 6. It suggests that. Complete RNA fragmentation upon 10 min exposure to Si3N4 suggests that nitrogen elution is a key process that triggers the cascade of reactions that lead to virus inactivation (see right panel of Figure 6). Please refer).

いくつかの実施形態では、窒化ケイ素又は窒化アルミニウムを含む物体、物品、又は組成物は、ウイルス(例えば、SARS-Cov-2)に連続的に結合し、次いで、ウイルスを不活化するように操作可能であり得る。 In some embodiments, an object, article, or composition comprising silicon nitride or aluminum nitride is manipulated to sequentially bind to a virus (e.g., SARS-Cov-2) and then inactivate the virus. It could be possible.

Si3N4の抗ウイルス効果は、Cuに匹敵し得る。Cuは、ヒトの健康にとって必須の微量元素であり、Cu+とCu2+との間の酸化還元状態を変化させることによる、いくつかの重要な酵素の電子供与体/受容体であるが、これらの特性は、細胞損傷も引き起こす可能性がある。抗ウイルス剤としてのその使用は、アレルギー性皮膚炎、過敏症及び多臓器機能障害によって制限される。対照的に、脊椎固定術中の恒久的に埋め込まれた材料としてのSi3N4の安全性は、実験及び臨床データによって十分に確立されている。したがって、窒化ケイ素を含む物体、物品、又は組成物は、Cuの悪影響なく、Cuと同様にウイルスを不活化するのに有効であり得る。 The antiviral effect of Si3N4 can be comparable to Cu. Cu is an essential trace element for human health and is an electron donor/acceptor for several important enzymes by changing the redox state between Cu+ and Cu2+, but these properties can also cause cell damage. Its use as an antiviral agent is limited by allergic dermatitis, hypersensitivity and multiorgan dysfunction. In contrast, the safety of Si3N4 as a permanently implanted material during spinal fusion surgery is well established by experimental and clinical data. Therefore, objects, articles, or compositions that include silicon nitride can be as effective as Cu in inactivating viruses without the negative effects of Cu.

Si3N4は、工業材料としてのその能力について、よく知られている。荷重を支持するSi3N4人工股関節軸受け及び脊椎固定インプラントは、Si3N4の優れた強度及び靱性のために、最初に開発された。後の研究は、整形外科用インプラントの設計において好まれるSi3N4の他の特性、例えば、骨伝導性の向上、静菌性、放射線透過性の改善、インプラント沈下がないこと、及び耐摩耗性を示した。したがって、Si3N4の表面化学、トポグラフィ、及び親水性は、二重の効果(すなわち、細菌の付着及びバイオフィルム形成を同時に防止しつつ、脊椎固定を促進するための骨形成活性の上方調節)に寄与する。バイオインプラントとしての実績に加えて、Si3N4の利点は、その製造の汎用性である。Si3N4の焼結粉末は、ポリマー、他のセラミック、バイオガラス、及び金属などの他の材料に組み込まれて、モノリシックなSi3N4の指数骨形成特性及び抗菌特性を維持する複合材構造を生成している。Si3N4の三次元積層堆積は、微生物の疾患の媒介物媒介性の伝播を減少させる医療における保護的な表面の製造を可能にし得る。Si3N4粒子を、フェイスマスク、保護ガウン、及び手術用ドレープなどの個人用保護具の布地に組み込むことは、医療従事者及び患者の安全に寄与し得る。 Si3N4 is well known for its capabilities as an industrial material. Load-bearing Si3N4 prosthetic hip bearings and spinal fixation implants were first developed because of the superior strength and toughness of Si3N4. Later studies showed other properties of Si3N4 that make it desirable in orthopedic implant design, such as improved osteoconductivity, bacteriostasis, improved radiolucency, no implant subsidence, and wear resistance. Ta. Therefore, the surface chemistry, topography, and hydrophilicity of Si3N4 contribute to a dual effect (i.e., upregulation of osteogenic activity to promote spinal fusion while simultaneously preventing bacterial adhesion and biofilm formation). do. In addition to its proven track record as a bioimplant, the advantage of Si3N4 is its versatility in manufacturing. Sintered powders of Si3N4 have been incorporated into other materials such as polymers, other ceramics, bioglass, and metals to produce composite structures that maintain the exponential osteogenic and antimicrobial properties of monolithic Si3N4. . Three-dimensional layered deposition of Si3N4 may enable the production of protective surfaces in medicine that reduce vector-borne transmission of microbial diseases. Incorporating Si3N4 particles into the fabric of personal protective equipment such as face masks, protective gowns, and surgical drapes can contribute to the safety of healthcare workers and patients.

Si3N4は、曝露後数分でSARS-CoV-2ウイルスを不活化する。いずれか1つの理論に限定されるものではないが、作用機序は、窒化アルミニウムなどの微量の表面消毒剤を発現する他の窒素系化合物と共通のものであろう。 Si3N4 inactivates the SARS-CoV-2 virus within minutes of exposure. Without being limited to any one theory, the mechanism of action may be similar to other nitrogen-based compounds that exhibit trace levels of surface disinfectants, such as aluminum nitride.

いくつかの実施形態では、SARS-CoV-2ウイルスを結合させ、不活化するために使用される物体は、物体の表面の少なくとも一部分に窒化ケイ素及び/又は窒化アルミニウム組成物を含み得るデバイス又は装置である。窒化ケイ素又は窒化アルミニウムコーティングは、粉末として物体の表面に適用されてもよい。いくつかの例では、窒化ケイ素又は窒化アルミニウム粉末は、デバイスの少なくとも一部分に充填されてもよいか、埋め込まれてもよいか、又は含浸されてもよい。いくつかの実施形態では、粉末は、ミクロン、サブミクロン又はナノメートルサイズの範囲の粒子を有し得る。平均粒径は、約100nm~約5μm、約300nm~約1.5μm、又は約0.6μm~約1.0μmの範囲であり得る。他の実施形態では、窒化ケイ素又は窒化アルミニウムは、デバイスに組み込まれてもよい。例えば、物体は、物体の本体内に窒化ケイ素及び/又は窒化アルミニウム粉末を組み込んでいてもよい。一実施形態では、デバイスは窒化ケイ素で作製されてもよい。別の実施形態では、物体は窒化アルミニウムで作製されてもよい。更に別の実施形態では、物体は、窒化アルミニウム又は窒化ケイ素粒子のスラリー又は懸濁液を含み得る。 In some embodiments, the object used to bind and inactivate the SARS-CoV-2 virus may include a device or apparatus that may include a silicon nitride and/or aluminum nitride composition on at least a portion of the object's surface. It is. Silicon nitride or aluminum nitride coatings may be applied to the surface of the object as a powder. In some examples, silicon nitride or aluminum nitride powder may be filled, embedded, or impregnated into at least a portion of the device. In some embodiments, the powder may have particles in the micron, submicron, or nanometer size range. The average particle size can range from about 100 nm to about 5 μm, about 300 nm to about 1.5 μm, or about 0.6 μm to about 1.0 μm. In other embodiments, silicon nitride or aluminum nitride may be incorporated into the device. For example, the object may incorporate silicon nitride and/or aluminum nitride powder within the body of the object. In one embodiment, the device may be made of silicon nitride. In another embodiment, the object may be made of aluminum nitride. In yet another embodiment, the object may include a slurry or suspension of aluminum nitride or silicon nitride particles.

いくつかの実施形態では、物体は、紙、厚紙、布地、プラスチック、セラミック、ポリマー、ステンレス鋼、金属、又はそれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない他の材料を更に含んでもよい。物体のいくつかの非限定的な例には、手術用ガウン、手術用ドレープ、靴のカバー、キュービクルカーテン、チュービング、衣類、手袋、目のプロテクタ、手術用マスクを含むマスク及びフェイスシールド、PPE、病院検査台及び手術台などの台、椅子、ベッドフレーム、ベッドトレイ、机、備品、キャビネット、機器ラック、カート、ハンドル、ノブ、レール、玩具、水フィルタ、並びにフェイスマスクフィルタ、人工呼吸器フィルタ、空気濾過フィルタ、及び空気換気フィルタなどの空気フィルタ、又は空調フィルタが含まれ得る。いくつかの例では、フィルタは、空気が感染した肺の内外を移動するときにフィルタ内の抗菌性表面層が肺病原体を捕捉することができるように、麻酔器、換気装置、又はCPAP装置の濾過デバイス内にあってもよい。様々な実施形態では、物体は、医療用デバイス又は装置であり得る。医療用デバイス又は装置の非限定的な例としては、整形外科用インプラント、脊椎インプラント、椎弓根スクリュー、歯科用インプラント、留置カテーテル、気管内チューブ、大腸内視鏡検査スコープ、及び他の同様のデバイスが挙げられる。 In some embodiments, the object may further include other materials including, but not limited to, paper, cardboard, fabric, plastic, ceramic, polymer, stainless steel, metal, or combinations thereof. Some non-limiting examples of objects include surgical gowns, surgical drapes, shoe covers, cubicle curtains, tubing, clothing, gloves, eye protectors, masks and face shields including surgical masks, PPE, Tables such as hospital examination tables and operating tables, chairs, bed frames, bed trays, desks, fixtures, cabinets, equipment racks, carts, handles, knobs, rails, toys, water filters, as well as face mask filters, respirator filters, Air filters, such as air filtration filters and air ventilation filters, or air conditioning filters may be included. In some instances, the filter is attached to an anesthesia machine, ventilator, or CPAP machine so that an antimicrobial surface layer within the filter can trap lung pathogens as air moves in and out of infected lungs. It may be within a filtration device. In various embodiments, the object can be a medical device or apparatus. Non-limiting examples of medical devices or equipment include orthopedic implants, spinal implants, pedicle screws, dental implants, indwelling catheters, endotracheal tubes, colonoscopy scopes, and other similar Examples include devices.

他の実施形態では、物体は、スラリー、懸濁液、ゲル、スプレー、塗料、又は練り歯磨きを含むがこれらに限定されない、窒化ケイ素又は窒化アルミニウム粉末をその中に組み込んだ組成物であってもよい。例えば、次いで表面に塗布される塗料などのスラリーに窒化ケイ素又は窒化アルミニウムを添加することにより、抗菌性、抗真菌性、及び抗ウイルス性の表面を設けることができる。他の実施形態では、窒化ケイ素又は窒化アルミニウムを任意の適切な分散剤及びスラリー安定化剤とともに水と混合し、その後、スラリーを様々な表面に噴霧することによって適用することができる。分散剤の例は、Dolapix A88である。 In other embodiments, the object may be a composition incorporating silicon nitride or aluminum nitride powder therein, including but not limited to a slurry, suspension, gel, spray, paint, or toothpaste. good. For example, antibacterial, antifungal, and antiviral surfaces can be provided by adding silicon nitride or aluminum nitride to a slurry such as a paint that is then applied to the surface. In other embodiments, silicon nitride or aluminum nitride can be mixed with water along with any suitable dispersants and slurry stabilizers and then applied by spraying the slurry onto various surfaces. An example of a dispersant is Dolapix A88.

窒化ケイ素又は窒化アルミニウムコーティングは、約1重量%~約100重量%の濃度で、物体の表面上に存在し得る。窒化ケイ素及び/又は窒化アルミニウムは、物体の上にコーティングされてもよいか、又は物体内で積層されてもよい。様々な実施形態では、コーティングは、約1重量%、2重量%、5重量%、7.5重量%、8.3重量%、10重量%、15重量%、16.7重量%、20重量%、25重量%、又は約30重量%の窒化ケイ素粉末又は窒化アルミニウム粉末を含み得る。いくつかの例では、コーティングは、約10重量%~約20重量%の窒化ケイ素又は窒化アルミニウムを含み得る。少なくとも1つの例では、コーティングは、約15重量%の窒化ケイ素又は窒化アルミニウムを含む。いくつかの実施形態では、窒化ケイ素又は窒化アルミニウムは、約1重量%~約100重量%の濃度で、物体内に(充填剤として)、又は物体の表面上に埋め込まれてもよい。様々な実施形態では、物体は、約1重量%、2重量%、5重量%、7.5重量%、8.3重量%、10重量%、15重量%、16.7重量%、20重量%、25重量%、30重量%、33.3重量%、35重量%、40重量%、50重量%、60重量%、70重量%、80重量%、90重量%から、100重量%までの窒化ケイ素又は窒化アルミニウムを含み得る。いくつかの例では、窒化ケイ素又は窒化アルミニウムは、約10重量%~約20重量%の濃度で、物体の表面上にあってもよい。少なくとも1つの例では、窒化ケイ素又は窒化アルミニウムは、約15重量%の濃度で、物体の表面上にあってもよい。いくつかの態様では、窒化ケイ素又は窒化アルミニウムの濃度は、紙、厚紙、布地、プラスチック、セラミック、ポリマー、ステンレス鋼、及び/又は金属などの物体の基剤の材料に依存し得る。いくつかの実施形態では、物体の基剤の材料はポリマーであってもよく、ポリマーは、物体に組み込まれ得る窒化ケイ素及び/又は窒化アルミニウムの量に実用上の限界(すなわち、パーコレーションの限界)を有し得る。 The silicon nitride or aluminum nitride coating may be present on the surface of the object at a concentration of about 1% to about 100% by weight. Silicon nitride and/or aluminum nitride may be coated onto the object or laminated within the object. In various embodiments, the coating comprises about 1%, 2%, 5%, 7.5%, 8.3%, 10%, 15%, 16.7%, 20% by weight. %, 25%, or about 30% by weight silicon nitride powder or aluminum nitride powder. In some examples, the coating may include about 10% to about 20% by weight silicon nitride or aluminum nitride. In at least one example, the coating includes about 15% by weight silicon nitride or aluminum nitride. In some embodiments, silicon nitride or aluminum nitride may be embedded within the object (as a filler) or on the surface of the object at a concentration of about 1% to about 100% by weight. In various embodiments, the object has about 1%, 2%, 5%, 7.5%, 8.3%, 10%, 15%, 16.7%, 20% by weight. %, 25 wt%, 30 wt%, 33.3 wt%, 35 wt%, 40 wt%, 50 wt%, 60 wt%, 70 wt%, 80 wt%, 90 wt% to 100 wt% It may include silicon nitride or aluminum nitride. In some examples, silicon nitride or aluminum nitride may be on the surface of the object at a concentration of about 10% to about 20% by weight. In at least one example, silicon nitride or aluminum nitride may be on the surface of the object at a concentration of about 15% by weight. In some embodiments, the concentration of silicon nitride or aluminum nitride may depend on the base material of the object, such as paper, cardboard, fabric, plastic, ceramic, polymer, stainless steel, and/or metal. In some embodiments, the base material of the object may be a polymer, and the polymer imposes a practical limit (i.e., percolation limit) on the amount of silicon nitride and/or aluminum nitride that can be incorporated into the object. may have.

いくつかの実施形態では、物体は、窒化ケイ素又は窒化アルミニウムからなるモノリシックな構成成分であり得る。そのような物体は、内部空隙を有さず完全に高密度であってもよいか、又は約1%~約80%の範囲の空隙率を有する多孔質であってもよい。モノリシックな物体は、医療用デバイスとして使用されてもよいか、又はウイルスの不活化が望まれ得る装置で使用されてもよい。 In some embodiments, the object may be a monolithic component of silicon nitride or aluminum nitride. Such bodies may be completely dense with no internal voids, or porous with a porosity ranging from about 1% to about 80%. The monolithic object may be used as a medical device or in an apparatus where inactivation of viruses may be desired.

いくつかの実施形態では、物体は、限られた期間、SARS-CoV-2ウイルスと接触し得る。ウイルスを不活化するために、物体をSARS-CoV-2ウイルスと約1分間~約2時間接触させてもよい。様々な例では、物体を、少なくとも30秒間、少なくとも1分間、少なくとも5分間、少なくとも30分間、少なくとも1時間、少なくとも2時間、少なくとも5時間、又は少なくとも1日間、SARS-CoV-2ウイルスと接触させてもよい。少なくとも1つの例では、物体を、患者に恒久的に埋め込んでもよい。少なくとも1つの例では、物体は、ユーザによって外部から着用されてもよい。別の例では、物体を、患者に恒久的に埋め込んでもよい。更に別の例では、物体は、高接触面であってもよい。更なる例では、物体は、患者の体液と連続的又は持続的に接触していてもよい。体液は、血液であってもよいし、気体(例えば、吸入若しくは呼気ガス)であってもよい。 In some embodiments, the object may be in contact with the SARS-CoV-2 virus for a limited period of time. The object may be contacted with the SARS-CoV-2 virus for about 1 minute to about 2 hours to inactivate the virus. In various examples, the object is contacted with the SARS-CoV-2 virus for at least 30 seconds, at least 1 minute, at least 5 minutes, at least 30 minutes, at least 1 hour, at least 2 hours, at least 5 hours, or at least 1 day. It's okay. In at least one example, the object may be permanently implanted in the patient. In at least one example, the object may be worn externally by the user. In another example, the object may be permanently implanted in the patient. In yet another example, the object may be a high contact surface. In a further example, the object may be in continuous or persistent contact with the patient's bodily fluids. The body fluid may be blood or a gas (eg, inhaled or exhaled gas).

いくつかの実施形態では、ウイルスは、物体と少なくとも1分間、少なくとも5分間、又は少なくとも30分間接触した後、少なくとも70%不活化され、少なくとも75%不活化され、少なくとも80%不活化され、少なくとも85%不活化され、少なくとも90%不活化され、少なくとも95%不活化され、又は少なくとも99%不活性化される。少なくとも1つの例では、ウイルスは、物体と少なくとも1分間接触した後に少なくとも85%不活化される。別の例では、ウイルスは、物体と少なくとも30分間接触した後に少なくとも99%不活化される。更に別の例では、ウイルスは、物体と少なくとも1分間接触した後に少なくとも99%不活化される。 In some embodiments, the virus is at least 70% inactivated, at least 75% inactivated, at least 80% inactivated, at least 85% inactivated, at least 90% inactivated, at least 95% inactivated, or at least 99% inactivated. In at least one example, the virus is at least 85% inactivated after at least 1 minute of contact with the object. In another example, the virus is at least 99% inactivated after contact with the object for at least 30 minutes. In yet another example, the virus is at least 99% inactivated after at least 1 minute of contact with the object.

抗ウイルス特性及び抗微生物特性を有する個人用保護具の物品も本明細書に提示される。物品は、物品に組み込まれた窒化ケイ素若しくは窒化アルミニウムを含んでもよいか、又は窒化ケイ素若しくは窒化アルミニウムは、物品の表面上にコーティングされてもよい。 Also provided herein are articles of personal protective equipment having antiviral and antimicrobial properties. The article may include silicon nitride or aluminum nitride incorporated into the article, or the silicon nitride or aluminum nitride may be coated on the surface of the article.

窒化ケイ素又は窒化アルミニウムコーティングは、約1重量%~約100重量%の濃度で、物品の表面上に存在し得る。様々な実施形態では、コーティングは、約1重量%、2重量%、5重量%、7.5重量%、8.3重量%、10重量%、15重量%、16.7重量%、20重量%、25重量%、又は約30重量%の窒化ケイ素粉末又は窒化アルミニウム粉末を含み得る。いくつかの例では、コーティングは、約10重量%~約20重量%の窒化ケイ素又は窒化アルミニウムを含み得る。少なくとも1つの例では、コーティングは、約15重量%の窒化ケイ素又は窒化アルミニウムを含む。いくつかの実施形態では、窒化ケイ素又は窒化アルミニウムは、約1重量%~約100重量%の濃度で、物品内に(充填剤として)、又は物品の表面上に埋め込まれてもよい。様々な実施形態では、物体は、約1重量%、2重量%、5重量%、7.5重量%、8.3重量%、10重量%、15重量%、16.7重量%、20重量%、25重量%、30重量%、33.3重量%、35重量%、40重量%、50重量%、60重量%、70重量%、80重量%、90重量%から、100重量%までの窒化ケイ素又は窒化アルミニウムを含み得る。いくつかの例では、窒化ケイ素又は窒化アルミニウムは、約10重量%~約20重量%の濃度で、物品の表面上にあってもよい。少なくとも1つの例では、窒化ケイ素又は窒化アルミニウムは、約15重量%の濃度で、物品の表面上にあってもよい。いくつかの態様では、窒化ケイ素又は窒化アルミニウムの濃度は、物体の基剤の材料に依存し得る。 The silicon nitride or aluminum nitride coating may be present on the surface of the article at a concentration of about 1% to about 100% by weight. In various embodiments, the coating comprises about 1%, 2%, 5%, 7.5%, 8.3%, 10%, 15%, 16.7%, 20% by weight. %, 25%, or about 30% by weight silicon nitride powder or aluminum nitride powder. In some examples, the coating may include about 10% to about 20% by weight silicon nitride or aluminum nitride. In at least one example, the coating includes about 15% by weight silicon nitride or aluminum nitride. In some embodiments, silicon nitride or aluminum nitride may be embedded within the article (as a filler) or on the surface of the article at a concentration of about 1% to about 100% by weight. In various embodiments, the object has about 1%, 2%, 5%, 7.5%, 8.3%, 10%, 15%, 16.7%, 20% by weight. %, 25 wt%, 30 wt%, 33.3 wt%, 35 wt%, 40 wt%, 50 wt%, 60 wt%, 70 wt%, 80 wt%, 90 wt% to 100 wt% It may include silicon nitride or aluminum nitride. In some examples, silicon nitride or aluminum nitride may be on the surface of the article at a concentration of about 10% to about 20% by weight. In at least one example, silicon nitride or aluminum nitride may be on the surface of the article at a concentration of about 15% by weight. In some embodiments, the concentration of silicon nitride or aluminum nitride may depend on the base material of the object.

いくつかの実施形態では、物品は、PPEである。いくつかの態様では、物品は、ボディカバー、ヘッドカバー、靴のカバー、フェイスマスク、顔及び目のプロテクタ、又は手袋である。いくつかの態様では、物品は、物品がSARS-CoV-2ウイルスと接触したときにウイルスを不活化するように操作可能である。 In some embodiments, the article is PPE. In some embodiments, the article is a body covering, head covering, shoe covering, face mask, face and eye protector, or gloves. In some embodiments, the article is operable to inactivate the SARS-CoV-2 virus when the article comes into contact with the virus.

II.窒化物系抗病原体性組成物及びデバイス、並びにその使用方法
本明細書には、ウイルス、細菌、及び真菌の不活化のための窒化物を含む抗病原体性組成物及びデバイスが提供される。本明細書で使用される場合、窒化物は、窒素が-3から+5の公称酸化状態を有する窒素の化合物である。好適な窒化物の非限定的な例としては、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化クロム、窒化セリウム、窒化ハフニウム、窒化ランタン、窒化リン、窒化硫黄、窒化タンタル、窒化チタン、窒化バナジウム、窒化イットリウム、窒化ジルコニウム、又はそれらの組み合わせが挙げられる。窒化物は、高い固有窒素含有量を有することができる。例えば、窒化ケイ素(Si3N4)は、約40重量%の窒素を含有し、窒化ホウ素(BN)は、約56重量%の窒素を有し、窒化アルミニウム(AlN)は、34重量%の窒素を有し、窒化チタン(TiN)は、約22重量%の窒素を有する。
II. Nitride-Based Anti-Pathogen Compositions and Devices and Methods of Use Thereof Provided herein are nitride-containing anti-pathogen compositions and devices for the inactivation of viruses, bacteria, and fungi. As used herein, nitrides are compounds of nitrogen where nitrogen has a nominal oxidation state of -3 to +5. Non-limiting examples of suitable nitrides include silicon nitride, aluminum nitride, boron nitride, chromium nitride, cerium nitride, hafnium nitride, lanthanum nitride, phosphorous nitride, sulfur nitride, tantalum nitride, titanium nitride, vanadium nitride, nitride. Yttrium, zirconium nitride, or combinations thereof. Nitride can have a high inherent nitrogen content. For example, silicon nitride (Si3N4) contains about 40% nitrogen by weight, boron nitride (BN) has about 56% nitrogen by weight, and aluminum nitride (AlN) has 34% nitrogen by weight. However, titanium nitride (TiN) has about 22% nitrogen by weight.

窒化物は、一般に、水性媒体、又は生物学的流体及び組織と接触したときに窒素含有種が放出されることに起因して、抗病原体性であり得る。例えば、窒化ケイ素の表面加水分解化学は、以下のように示すことができる。 Nitrides may generally be anti-pathogenic due to the release of nitrogen-containing species upon contact with aqueous media or biological fluids and tissues. For example, the surface hydrolysis chemistry of silicon nitride can be shown as follows.

同様に、第2の例として、窒化ホウ素の表面加水分解化学は、以下のように示すことができる。 Similarly, as a second example, the surface hydrolysis chemistry of boron nitride can be illustrated as follows.

更に、水存在下では、アンモニア及びアンモニウムは、以下のようにpH依存性の平衡状態で存在する。 Furthermore, in the presence of water, ammonia and ammonium exist in a pH-dependent equilibrium state as follows.

アンモニアの溶出、アンモニウム及び水酸化物イオンへのそのプロトン化、並びにそれに付随するpHの増加は、ウイルス、細菌、及び真菌を不活化する。窒化ケイ素と同様に、他の窒化物材料は、窒素の表面加水分解並びにその結果として生じるアンモニア及びアンモニウムの形成に起因して、抗病原体性特性を示し得る。以前は、β-窒化ケイ素のみが抗病原体性特性を示すと考えられていた。しかしながら、驚くべきことに、他の窒化物材料が同様の表面化学反応を示すことが見出された。これらの結果は、全ての窒化物が本質的に水に不溶性であり、それらの加水分解が、以前は、抗病原体性特性を生成するのに不十分であると考えられていたという事実を考慮すると、予想されないものであった。 Elution of ammonia, its protonation to ammonium and hydroxide ions, and the associated increase in pH inactivates viruses, bacteria, and fungi. Similar to silicon nitride, other nitride materials can exhibit anti-pathogen properties due to surface hydrolysis of nitrogen and the resulting formation of ammonia and ammonium. Previously, it was believed that only β-silicon nitride exhibited antipathogenic properties. However, it was surprisingly found that other nitride materials exhibit similar surface chemistry. These results take into account the fact that all nitrides are essentially water-insoluble and their hydrolysis was previously thought to be insufficient to produce anti-pathogen properties. Then, something unexpected happened.

ある実施形態では、抗病原体性窒化物系組成物は、(i)通常の気体状態からではなく、固体状態からのアンモニアの遅いが連続的な溶出、(ii)真核細胞への損傷又は悪影響がない、及び(iii)pHの低下とともに増加する優れた溶出を示す溶出動態を示し得る。 In certain embodiments, the anti-pathogen nitride-based compositions are characterized by (i) slow but continuous elution of ammonia from the solid state rather than from the normal gaseous state, (ii) damage or adverse effects on eukaryotic cells. and (iii) may exhibit elution kinetics showing excellent elution increasing with decreasing pH.

本明細書に開示される抗病原体性組成物及びデバイスは、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化クロム、窒化セリウム、窒化ハフニウム、窒化ランタン、窒化リン、窒化硫黄、窒化タンタル、窒化チタン、窒化バナジウム、窒化イットリウム、及び窒化ジルコニウムのうちの1つ以上を含み得る。いくつかの実施形態では、組成物及びデバイスは、α-窒化ケイ素などの窒化ケイ素を更に含み得る。他の実施形態では、窒化物は、α-窒化ケイ素であり得る。いくつかの実施形態では、窒化物は、窒化アルミニウムであり得る。更に他の実施形態では、抗病原体性組成物及びデバイスは、AlN及びBNの混合物などの窒化物混合物を含み得る。驚くべきことに、これらの組成物が、ウイルスを不活化することができることが見出された。 The antipathogenic compositions and devices disclosed herein include aluminum nitride, boron nitride, chromium nitride, cerium nitride, hafnium nitride, lanthanum nitride, phosphorous nitride, sulfur nitride, tantalum nitride, titanium nitride, vanadium nitride, nitride It may include one or more of yttrium and zirconium nitride. In some embodiments, the compositions and devices may further include silicon nitride, such as alpha-silicon nitride. In other embodiments, the nitride can be alpha-silicon nitride. In some embodiments, the nitride can be aluminum nitride. In yet other embodiments, anti-pathogenic compositions and devices can include nitride mixtures, such as mixtures of AlN and BN. Surprisingly, it has been found that these compositions are capable of inactivating viruses.

窒化物系組成物は、粉末、粒状物、スラリー、懸濁液、コーティング、フィルム、及び/又は複合材であり得る。いくつかの実施形態では、組成物は、窒化物のマイクロメートル粒子又はナノメートル粒子を含み得る。窒化物の平均粒径は、約100nm~約5μm、約300nm~約1.5μm、又は約0.6μm~約1.0μmの範囲であり得る。別の実施形態では、組成物は、窒化物粒子のスラリー又は懸濁液を含み得る。 Nitride-based compositions can be powders, granules, slurries, suspensions, coatings, films, and/or composites. In some embodiments, the composition may include micrometer or nanometer particles of nitride. The average particle size of the nitride can range from about 100 nm to about 5 μm, about 300 nm to about 1.5 μm, or about 0.6 μm to about 1.0 μm. In another embodiment, the composition may include a slurry or suspension of nitride particles.

いくつかの実施形態では、抗病原体性組成物は、窒化物からなるモノリシックな構成成分であり得る。そのような構成成分は、内部空隙を有さず完全に高密度であってもよいか、又は約1%~約80%の範囲の空隙率を有する多孔質であってもよい。モノリシックな構成成分は、医療デバイスとして使用されてもよいか、又はウイルス、細菌、及び/若しくは真菌の不活化が望まれ得る装置で使用されてもよい。 In some embodiments, the anti-pathogen composition can be a monolithic component consisting of a nitride. Such components may be completely dense with no internal voids or porous with a porosity ranging from about 1% to about 80%. The monolithic component may be used as a medical device or in an apparatus where inactivation of viruses, bacteria, and/or fungi may be desired.

別の実施形態では、抗病原体性窒化物系組成物は、デバイス内に、又はデバイスの表面上のコーティング内に組み込まれ、ウイルス、細菌、及び真菌を不活化してもよい。デバイスの表面の少なくとも一部分は、窒化物系組成物を含むコーティングでコーティングされてもよい。好適なデバイスの非限定的な例としては、整形外科用インプラント、脊椎インプラント、椎弓根スクリュー、歯科用インプラント、留置カテーテル、気管内チューブ、大腸内視鏡検査スコープ、及び他の同様のデバイスが挙げられる。デバイス又は装置は、金属、ポリマー、及び/又はセラミックであり得る。 In another embodiment, the anti-pathogen nitride-based composition may be incorporated into the device or into a coating on the surface of the device to inactivate viruses, bacteria, and fungi. At least a portion of the surface of the device may be coated with a coating that includes a nitride-based composition. Non-limiting examples of suitable devices include orthopedic implants, spinal implants, pedicle screws, dental implants, indwelling catheters, endotracheal tubes, colonoscopy scopes, and other similar devices. Can be mentioned. The device or apparatus may be metallic, polymeric, and/or ceramic.

いくつかの実施形態では、窒化物は、ポリマー及び布地、手術用ガウン、手袋、チュービング、衣類、空気及び水のフィルタ(例えば、麻酔機械、換気装置、又はCPAP機の濾過デバイス)、マスク、病院診察台及び手術台などのテーブル、机、備品、ハンドル、ノブ、玩具、及び空腸フィルタなどのフィルタ、又は歯ブラシなどの抗病原体性特性のための材料又は装置へのコーティングとして、内部に組み込まれてもよいか、又は適用されてもよい。 In some embodiments, nitrides are used in polymers and fabrics, surgical gowns, gloves, tubing, clothing, air and water filters (e.g., anesthesia machines, ventilators, or CPAP machine filtration devices), masks, hospitals. Incorporated internally as a coating on tables, desks, fixtures, handles, knobs, toys, such as examination tables and operating tables, and filters such as jejunal filters, or materials or devices for anti-pathogenic properties such as toothbrushes. or may be applied.

窒化物系コーティングは、粉末としてデバイスの表面に適用されてもよい。いくつかの例では、窒化物粉末は、デバイスの少なくとも一部分に埋め込まれてもよいか、又は含浸されてもよい。いくつかの実施形態では、粉末は、マイクロメートル又はナノメートルのサイズであり得る。他の実施形態では、窒化ケイ素は、デバイスに組み込まれてもよい。例えば、デバイスは、デバイスの本体内に窒化物粉末を組み込んでいてもよい。 Nitride-based coatings may be applied to the surface of the device as a powder. In some examples, nitride powder may be embedded or impregnated into at least a portion of the device. In some embodiments, the powder can be micrometer or nanometer sized. In other embodiments, silicon nitride may be incorporated into the device. For example, the device may incorporate nitride powder within the body of the device.

いくつかの実施形態では、抗病原体性窒化物系組成物は、水溶液中の窒化物粉末のスラリーであり得る。水性媒体は、水、生理食塩水、緩衝生理食塩水、又はリン酸緩衝生理食塩水であり得る。他の実施形態では、窒化物系組成物は、窒化物粉末と、局所適用に適したビヒクル(例えば、クリーム、ゲル、又はローション)との懸濁液又はエマルションであり得る。窒化物粉末は、約0.1体積%~約20体積%の濃度で組成物中に存在し得る。様々な実施形態では、スラリーは、約0.1体積%、0.5体積%、1体積%、1.5体積%、2体積%、5体積%、10体積%、15体積%、又は20体積%の窒化ケイ素を含み得る。いくつかの実施形態では、窒化物の濃度は、病原体を不活化するのに有効なものであり得る。 In some embodiments, the anti-pathogen nitride-based composition can be a slurry of nitride powder in an aqueous solution. The aqueous medium can be water, saline, buffered saline, or phosphate buffered saline. In other embodiments, the nitride-based composition can be a suspension or emulsion of nitride powder and a vehicle suitable for topical application, such as a cream, gel, or lotion. The nitride powder may be present in the composition at a concentration of about 0.1% to about 20% by volume. In various embodiments, the slurry contains about 0.1%, 0.5%, 1%, 1.5%, 2%, 5%, 10%, 15%, or 20% by volume. % silicon nitride by volume. In some embodiments, the concentration of nitride can be effective to inactivate pathogens.

他の実施形態では、窒化物系コーティングは、約1重量%~約100重量%の濃度で、デバイスの表面上又はデバイス内に存在し得る。様々な実施形態では、コーティングは、約1重量%、2重量%、5重量%、7.5重量%、8.3重量%、10重量%、15重量%、16.7重量%、20重量%、25重量%、30重量%、33.3重量%、35重量%、又は40重量%の窒化物粉末を含み得る。少なくとも1つの例では、コーティングは、約15重量%の窒化物を含む。いくつかの実施形態では、窒化物は、約1重量%~約100重量%の濃度で、デバイス又は装置の中又は表面上に存在し得る。様々な実施形態では、デバイス又は装置は、約1重量%、2重量%、5重量%、7.5重量%、8.3重量%、10重量%、15重量%、16.7重量%、20重量%、25重量%、30重量%、33.3重量%、35重量%、40重量%、50重量%、60重量%、60重量%、70重量%、80重量%、90重量%から、100重量%までの窒化物を含み得る。いくつかの実施形態では、窒化物の濃度は、病原体を不活化するのに有効なものであり得る。 In other embodiments, the nitride-based coating may be present on or within the device at a concentration of about 1% to about 100% by weight. In various embodiments, the coating comprises about 1%, 2%, 5%, 7.5%, 8.3%, 10%, 15%, 16.7%, 20% by weight. %, 25%, 30%, 33.3%, 35%, or 40% by weight of nitride powder. In at least one example, the coating includes about 15% by weight nitride. In some embodiments, the nitride may be present in or on the device or apparatus at a concentration of about 1% to about 100% by weight. In various embodiments, the device or apparatus contains about 1%, 2%, 5%, 7.5%, 8.3%, 10%, 15%, 16.7%, by weight, From 20% by weight, 25% by weight, 30% by weight, 33.3% by weight, 35% by weight, 40% by weight, 50% by weight, 60% by weight, 60% by weight, 70% by weight, 80% by weight, 90% by weight , may contain up to 100% by weight nitride. In some embodiments, the concentration of nitride can be effective to inactivate pathogens.

いくつかの実施形態では、抗病原体性窒化物系組成物又はデバイスは、ウイルス、細菌、及び/又は真菌を不活化してもよいか、又はその伝播を低下させてもよい。ウイルス、細菌、及び真菌は、哺乳動物細胞、動物細胞、及び/又は植物細胞に感染し得る。抗病原体性窒化物系組成物によって不活化され得るウイルスの比限定的な例としては、コロナウイルス(例えば、SARS-CoV-2)、ライノウイルス、インフルエンザウイルス(A、B、C、D)、及びネコカリシウイルスが挙げられる。抗病原体性窒化物系組成物又はデバイスは、グラム陽性菌及びグラム陰性菌の両方を死滅させ得る。溶解され得る真菌の例としては、限定されないが、べと病、うどんこ病、灰色かび病、フザリウム株腐病、さび病、リゾクトニア根腐病、菌核病(Sclerotinia rot)、菌核病(Sclerotium rot)、又は他の農業に関連する疾患を引き起こすものが挙げられる。 In some embodiments, the anti-pathogen nitride-based composition or device may inactivate or reduce the spread of viruses, bacteria, and/or fungi. Viruses, bacteria, and fungi can infect mammalian, animal, and/or plant cells. Non-limiting examples of viruses that can be inactivated by anti-pathogen nitride-based compositions include coronaviruses (e.g., SARS-CoV-2), rhinoviruses, influenza viruses (A, B, C, D), and feline calicivirus. Anti-pathogenic nitride-based compositions or devices can kill both Gram-positive and Gram-negative bacteria. Examples of fungi that can be lysed include, but are not limited to, downy mildew, powdery mildew, gray mold, Fusarium rot, rust, Rhizoctonia root rot, Sclerotinia rot, Sclerotinia rot ( Sclerotium rot), or those that cause other agriculture-related diseases.

いくつかの実施形態では、病原体は、ヒト、動物、若しくは植物の表面上、又はヒト、動物、若しくは植物内にあってもよい。他の実施形態では、病原体は、無生物物体の表面上、又は無生物物体内にあってもよい。 In some embodiments, the pathogen may be on or within a human, animal, or plant. In other embodiments, the pathogen may be on the surface of or within the inanimate object.

更に、本明細書には、ウイルス、細菌、及び/又は真菌を、本明細書に開示される抗病原体性窒化物系組成物と接触させることによる、病原体を不活化するための方法も提供される。ある実施形態では、方法は、デバイス又は装置を窒化物系組成物でコーティングすることと、コーティングされた装置を、ウイルス、細菌、又は真菌と接触させることと、を含み得る。別の実施形態では、方法は、ウイルス、細菌、及び/又は真菌を、窒化物系組成物を含む組成物と接触させることを含み得る。本組成物は、窒化物粉末又は粒子を含むスラリーであり得る。本組成物は、窒化物粉末を含む懸濁液又はエマルションであり得る。 Further provided herein are methods for inactivating pathogens by contacting viruses, bacteria, and/or fungi with the anti-pathogenic nitride-based compositions disclosed herein. Ru. In certain embodiments, the method may include coating a device or apparatus with a nitride-based composition and contacting the coated apparatus with a virus, bacteria, or fungus. In another embodiment, the method may include contacting a virus, bacteria, and/or fungus with a composition that includes a nitride-based composition. The composition can be a slurry containing nitride powder or particles. The composition can be a suspension or emulsion containing nitride powder.

本明細書には、ヒト患者中のある場所で病原体を処理又は予防する方法も提供される。例えば、病原体は、ウイルス、細菌、又は真菌であり得る。本方法は、患者を、窒化物系組成物を含むデバイス、装置、又は組成物と接触させることを含み得る。本デバイス、装置、又は組成物は、約1重量%~約100重量%の窒化物を含み得る。いくつかの例では、デバイス又は装置は、デバイス又は装置の表面上に約1重量%~約100重量%の窒化物を含み得る。ある実施形態では、デバイス又は装置は、モノリシックな窒化物系セラミックであり得る。別の実施形態では、デバイス又は装置は、窒化物粉末コーティングなどの窒化物コーティングを含み得る。別の実施形態では、デバイス又は装置は、デバイスの本体内に窒化物を組み込んでいてもよい。例えば、窒化物粉末は、当該技術分野で既知の方法を使用して、デバイス又は装置の本体に埋め込まれてもよいか、又は含浸されてもよい。 Also provided herein are methods of treating or preventing pathogens at a location in a human patient. For example, a pathogen can be a virus, bacterium, or fungus. The method may include contacting a patient with a device, apparatus, or composition that includes a nitride-based composition. The device, apparatus, or composition may include from about 1% to about 100% nitride by weight. In some examples, the device or apparatus may include from about 1% to about 100% by weight nitride on the surface of the device or apparatus. In some embodiments, the device or apparatus may be a monolithic nitride-based ceramic. In another embodiment, the device or apparatus may include a nitride coating, such as a nitride powder coating. In another embodiment, the device or apparatus may incorporate nitride within the body of the device. For example, nitride powder may be embedded or impregnated into the body of the device or apparatus using methods known in the art.

いくつかの実施形態では、デバイス又は装置を、少なくとも1分間、少なくとも5分間、少なくとも30分間、少なくとも1時間、少なくとも2時間、少なくとも5時間、又は少なくとも1日間、患者又はユーザと接触させてもよい。少なくとも1つの例では、デバイス又は装置を、患者に恒久的に埋め込んでもよい。少なくとも1つの例では、デバイス又は装置は、ユーザによって外部から着用されてもよい。 In some embodiments, the device or apparatus may be in contact with the patient or user for at least 1 minute, at least 5 minutes, at least 30 minutes, at least 1 hour, at least 2 hours, at least 5 hours, or at least 1 day. . In at least one example, the device or apparatus may be permanently implanted in the patient. In at least one example, the device or apparatus may be worn externally by a user.

例示的な実施形態
実施形態1:病原体を不活化するための方法であって、病原体を、窒化ホウ素、窒化クロム、窒化セリウム、窒化ハフニウム、窒化ランタン、窒化リン、窒化硫黄、窒化タンタル、窒化チタン、窒化バナジウム、窒化イットリウム、窒化ジルコニウム、又はそれらの組み合わせから選択される窒化物の有効濃度を含む組成物と接触させることを含み、窒化物の有効濃度が、病原体を不活化する、方法。
Exemplary Embodiments Embodiment 1: A method for inactivating a pathogen, comprising: inactivating the pathogen with boron nitride, chromium nitride, cerium nitride, hafnium nitride, lanthanum nitride, phosphorus nitride, sulfur nitride, tantalum nitride, titanium nitride. , contacting a composition comprising an effective concentration of a nitride selected from vanadium nitride, yttrium nitride, zirconium nitride, or a combination thereof, wherein the effective concentration of the nitride inactivates a pathogen.

実施形態2:組成物が、窒化ケイ素を更に含む、実施形態1の方法。 Embodiment 2: The method of Embodiment 1, wherein the composition further comprises silicon nitride.

実施形態3:組成物が、窒化アルミニウムを更に含む、実施形態1の方法。 Embodiment 3: The method of Embodiment 1, wherein the composition further comprises aluminum nitride.

実施形態4:窒化物が、窒化ホウ素である、実施形態1の方法。 Embodiment 4: The method of Embodiment 1, wherein the nitride is boron nitride.

実施形態5:組成物が、水性媒体中の窒化物粒子のスラリーを含む、実施形態1の方法。 Embodiment 5: The method of Embodiment 1, wherein the composition comprises a slurry of nitride particles in an aqueous medium.

実施形態6:窒化物の有効濃度が、約0.1体積%~約20体積%である、実施形態5の方法。 Embodiment 6: The method of Embodiment 5, wherein the effective concentration of nitride is from about 0.1% to about 20% by volume.

実施形態7:組成物が、窒化物の粉末を含む、実施形態1の方法。 Embodiment 7: The method of Embodiment 1, wherein the composition comprises a nitride powder.

実施形態8:組成物が、デバイスの表面の少なくとも一部にわたってコーティングされ、かつ/又はデバイスに組み込まれる、実施形態7の方法。 Embodiment 8: The method of embodiment 7, wherein the composition is coated over at least a portion of the surface of the device and/or incorporated into the device.

実施形態9:窒化物の有効濃度が、約1重量%~約100重量%である、実施形態8の方法。 Embodiment 9: The method of Embodiment 8, wherein the effective concentration of nitride is from about 1% to about 100% by weight.

実施形態10:デバイスが、整形外科用インプラント、脊椎インプラント、椎弓根スクリュー、歯科用インプラント、留置カテーテル、気管内チューブ、大腸内視鏡検査スコープ、手術用ガウン、マスク、フィルタ、又はチュービングである、実施形態8又は9の方法。 Embodiment 10: The device is an orthopedic implant, a spinal implant, a pedicle screw, a dental implant, an indwelling catheter, an endotracheal tube, a colonoscopy scope, a surgical gown, a mask, a filter, or tubing. , the method of embodiment 8 or 9.

実施形態11:病原体が、ウイルス、細菌、又は真菌である、実施形態1~10のうちのいずれか1つの方法。 Embodiment 11: The method of any one of embodiments 1-10, wherein the pathogen is a virus, bacteria, or fungus.

実施形態12:ウイルスが、コロナウイルスである、実施形態11の方法。 Embodiment 12: The method of embodiment 11, wherein the virus is a coronavirus.

実施形態13:病原体が、表面上、又はヒト、動物、若しくは植物内にある、実施形態1~12のうちのいずれか1つの方法。 Embodiment 13: The method of any one of embodiments 1-12, wherein the pathogen is on a surface or within a human, animal, or plant.

実施形態14:病原体が、無生物物体の表面上にある、実施形態1~12のうちのいずれか1つの方法。 Embodiment 14: The method of any one of embodiments 1-12, wherein the pathogen is on the surface of an inanimate object.

実施形態15:病原体を不活化するための窒化物系組成物であって、組成物が、水性媒体中の窒化物粒子のスラリーを含み、窒化物が、約0.1体積%~約20体積%の濃度で存在し、濃度が、病原体を不活化するのに有効である、窒化物系組成物。 Embodiment 15: A nitride-based composition for inactivating pathogens, the composition comprising a slurry of nitride particles in an aqueous medium, the nitride comprising from about 0.1% to about 20% by volume. % of the nitride-based composition, the concentration being effective to inactivate pathogens.

実施形態16:窒化物が、窒化ホウ素、窒化クロム、窒化セリウム、窒化ハフニウム、窒化ランタン、窒化リン、窒化硫黄、窒化タンタル、窒化チタン、窒化バナジウム、窒化イットリウム、窒化ジルコニウム、又はそれらの組み合わせから選択される、実施形態15の窒化物系組成物。 Embodiment 16: The nitride is selected from boron nitride, chromium nitride, cerium nitride, hafnium nitride, lanthanum nitride, phosphorous nitride, sulfur nitride, tantalum nitride, titanium nitride, vanadium nitride, yttrium nitride, zirconium nitride, or combinations thereof. The nitride-based composition of Embodiment 15.

実施形態17:組成物が、窒化ケイ素を更に含む、実施形態16の窒化物系組成物。 Embodiment 17: The nitride-based composition of Embodiment 16, wherein the composition further comprises silicon nitride.

実施形態18:組成物が、窒化アルミニウムを更に含む、実施形態16の窒化物系組成物。 Embodiment 18: The nitride-based composition of Embodiment 16, wherein the composition further comprises aluminum nitride.

実施形態19:窒化物が、窒化ホウ素である、実施形態16の窒化物系組成物。 Embodiment 19: The nitride-based composition of Embodiment 16, wherein the nitride is boron nitride.

実施形態20:病原体が、ウイルス、細菌、又は真菌である、実施形態15の窒化物系組成物。 Embodiment 20: The nitride-based composition of Embodiment 15, wherein the pathogen is a virus, bacteria, or fungus.

実施形態21:ウイルスが、コロナウイルスである、実施形態20の窒化物系組成物。 Embodiment 21: The nitride-based composition of Embodiment 20, wherein the virus is a coronavirus.

実施形態22:病原体が、表面上、又はヒト、動物、若しくは植物内にある、実施形態15~21のうちのいずれか1つの窒化物系組成物。 Embodiment 22: The nitride-based composition of any one of embodiments 15-21, wherein the pathogen is on a surface or within a human, animal, or plant.

実施形態23:病原体が、無生物物体の表面上にある、実施形態15~21のうちのいずれか1つの窒化物系組成物。 Embodiment 23: The nitride-based composition of any one of embodiments 15-21, wherein the pathogen is on the surface of an inanimate object.

実施形態24:病原体を不活化するための窒化物系デバイスであって、デバイスが、デバイスの表面の少なくとも一部にわたってコーティングされ、かつ/又はデバイスに組み込まれる窒化物の粉末を含み、窒化物が、約10重量%~約30重量%の濃度で存在し、濃度が、病原体を不活化するのに有効である、窒化物系デバイス。 Embodiment 24: A nitride-based device for inactivating pathogens, the device comprising a nitride powder coated over at least a portion of the surface of the device and/or incorporated into the device, wherein the nitride , in a concentration of about 10% to about 30% by weight, the concentration being effective to inactivate pathogens.

実施形態25:窒化物が、窒化ホウ素、窒化クロム、窒化セリウム、窒化ハフニウム、窒化ランタン、窒化リン、窒化硫黄、窒化タンタル、窒化チタン、窒化バナジウム、窒化イットリウム、窒化ジルコニウム、又はそれらの組み合わせから選択される、実施形態24の窒化物系デバイス。 Embodiment 25: The nitride is selected from boron nitride, chromium nitride, cerium nitride, hafnium nitride, lanthanum nitride, phosphorous nitride, sulfur nitride, tantalum nitride, titanium nitride, vanadium nitride, yttrium nitride, zirconium nitride, or combinations thereof. The nitride-based device of Embodiment 24.

実施形態26:デバイスが、窒化ケイ素を更に含む、実施形態25の窒化物系デバイス。 Embodiment 26: The nitride-based device of embodiment 25, wherein the device further comprises silicon nitride.

実施形態27:デバイスが、窒化アルミニウムを更に含む、実施形態25の窒化物系デバイス。 Embodiment 27: The nitride-based device of embodiment 25, wherein the device further comprises aluminum nitride.

実施形態28:窒化物が、窒化ホウ素である、実施形態25の窒化物系デバイス。 Embodiment 28: The nitride-based device of Embodiment 25, wherein the nitride is boron nitride.

実施形態29:病原体が、ウイルス、細菌、又は真菌である、実施形態24の窒化物系デバイス。 Embodiment 29: The nitride-based device of embodiment 24, wherein the pathogen is a virus, bacteria, or fungus.

実施形態30:ウイルスが、コロナウイルスである、実施形態29の窒化物系デバイス。 Embodiment 30: The nitride-based device of Embodiment 29, wherein the virus is a coronavirus.

実施形態31:病原体が、表面上、又はヒト、動物、若しくは植物内にある、実施形態24~30のうちのいずれか1つの窒化物系デバイス。 Embodiment 31: The nitride-based device of any one of embodiments 24-30, wherein the pathogen is on the surface or within the human, animal, or plant.

実施形態32:病原体が、無生物物体の表面上にある、実施形態24~30のうちのいずれか1つの窒化物系デバイス。 Embodiment 32: The nitride-based device of any one of embodiments 24-30, wherein the pathogen is on the surface of an inanimate object.

実施形態33:病原体を不活化するための方法であって、病原体を、有効濃度のα-窒化ケイ素を含むスラリーと接触させることを含み、窒化物の有効濃度が、病原体を不活化し、スラリー中のα-窒化ケイ素の有効濃度が、約15%w/vである、方法。 Embodiment 33: A method for inactivating a pathogen comprising contacting a pathogen with a slurry comprising an effective concentration of alpha-silicon nitride, wherein the effective concentration of nitride inactivates the pathogen and the slurry The effective concentration of alpha-silicon nitride in the method is about 15% w/v.

実施形態34:スラリーが、窒化ホウ素、窒化クロム、窒化セリウム、窒化ハフニウム、窒化ランタン、窒化リン、窒化硫黄、窒化タンタル、窒化チタン、窒化バナジウム、窒化イットリウム、窒化ジルコニウム、又はそれらの組み合わせから選択される窒化物を更に含む、実施形態33の方法。 Embodiment 34: The slurry is selected from boron nitride, chromium nitride, cerium nitride, hafnium nitride, lanthanum nitride, phosphorous nitride, sulfur nitride, tantalum nitride, titanium nitride, vanadium nitride, yttrium nitride, zirconium nitride, or combinations thereof. 34. The method of embodiment 33, further comprising a nitride comprising:

実施形態35:病原体を不活化するための方法であって、病原体を、窒化アルミニウムの有効濃度を含むスラリーと接触させることを含み、窒化物の有効濃度が、病原体を不活化し、スラリー中の窒化アルミニウムの有効濃度が、約15%w/vである、方法。 Embodiment 35: A method for inactivating a pathogen comprising contacting a pathogen with a slurry comprising an effective concentration of aluminum nitride, wherein the effective concentration of nitride inactivates the pathogen and A method wherein the effective concentration of aluminum nitride is about 15% w/v.

実施形態36:スラリーが、窒化ホウ素、窒化クロム、窒化セリウム、窒化ハフニウム、窒化ランタン、窒化リン、窒化硫黄、窒化タンタル、窒化チタン、窒化バナジウム、窒化イットリウム、窒化ジルコニウム、又はそれらの組み合わせから選択される窒化物を更に含む、実施形態35の方法。 Embodiment 36: The slurry is selected from boron nitride, chromium nitride, cerium nitride, hafnium nitride, lanthanum nitride, phosphorous nitride, sulfur nitride, tantalum nitride, titanium nitride, vanadium nitride, yttrium nitride, zirconium nitride, or combinations thereof. 36. The method of embodiment 35, further comprising a nitride comprising:

実施例1:窒化ケイ素及び窒化アルミニウムによるSARS-CoV-2の迅速な不活化
本研究は、SARS-CoV-2ウイルスを、窒化ケイ素(Si3N4)粒子、窒化アルミニウム(AlN)粒子の水性懸濁液、及び2つの対照(すなわち、銅(Cu)粒子の懸濁液(陽性対照)及び抗ウイルス剤を含まないもの(陰性対照))に曝露する効果を比較した。ウイルスを含む様々な微生物を不活化するそのよく知られた能力のために、Cuを陽性対照として選択した。
Example 1: Rapid inactivation of SARS-CoV-2 by silicon nitride and aluminum nitride This study inactivated the SARS-CoV-2 virus in an aqueous suspension of silicon nitride (Si3N4) particles, aluminum nitride (AlN) particles. , and two controls (i.e., a suspension of copper (Cu) particles (positive control) and one without antiviral agent (negative control)) were compared. Cu was chosen as a positive control due to its well-known ability to inactivate various microorganisms including viruses.

試験材料の調製
Si3N4、Cu、及びAlN粉末を商業的供給源から入手した。Si3N4粉末(90重量%のSi3N4、6重量%のY2O3、及び4重量%のAl2O3の公称組成)を、無機構成要素の水性混合及び噴霧乾燥、その後の噴霧乾燥した顆粒の焼結(約1700℃で約3時間)、熱間静水圧プレス(約1600℃、2時間、N2中140MPa)、水系粉砕、及び凍結乾燥によって調製した。得られた粉末の平均粒径は、0.8±1.0μmであった。受領したままのCu粉末(USPグレード99.5%純度)顆粒を粉砕して、Si3N4と同等の粒径を達成した。AlN粉末は、受領したままで1.2±0.6μmの平均粒径を有し、これはSi3N4と同等であった。
Preparation of Test Materials Si3N4, Cu, and AlN powders were obtained from commercial sources. Si3N4 powder (nominal composition of 90% by weight Si3N4, 6% by weight Y2O3, and 4% by weight Al2O3) was prepared by aqueous mixing of the inorganic components and spray drying, followed by sintering of the spray-dried granules (approximately 1700 °C (approximately 3 hours), hot isostatic pressing (approximately 1600° C., 2 hours, 140 MPa in N2), aqueous milling, and lyophilization. The average particle size of the obtained powder was 0.8±1.0 μm. As-received Cu powder (USP grade 99.5% purity) granules were milled to achieve a particle size comparable to Si3N4. The AlN powder had an average particle size of 1.2±0.6 μm as received, which was comparable to Si3N4.

哺乳動物及びウイルス細胞の調製
VeroE6/TMPRSS2哺乳動物細胞をウイルスアッセイで使用した。細胞を、G418ジサルフェート(1mg/ml)、ペニシリン(100単位/mL)、ストレプトマイシン(100μg/mL)、5%ウシ胎児血清を追加したダルベッコ改変イーグル最小必須培地(DMEM)中で成長させ、加湿雰囲気中、37℃、5%CO2/95%中で維持した。SARS-CoV-2ウイルスのストックを、VeroE6/TMPRSS2細胞を用いて37℃で2日間増殖させた。ウイルス力価を、組織培養感染用量中央値(TCID50)によってアッセイした。
Mammalian and Viral Cell Preparation VeroE6/TMPRSS2 mammalian cells were used in virus assays. Cells were grown in Dulbecco's modified Eagle's minimum essential medium (DMEM) supplemented with G418 disulfate (1 mg/ml), penicillin (100 units/ml), streptomycin (100 μg/ml), 5% fetal bovine serum, and humidified. The atmosphere was maintained at 37°C and 5% CO2/95%. SARS-CoV-2 virus stocks were grown for 2 days at 37°C using VeroE6/TMPRSS2 cells. Viral titers were assayed by tissue culture median infectious dose (TCID50).

実施例2:
ウイルスアッセイ
15重量パーセント(15重量%)のSi3N4、Cu、及びAlN粉末を、1mLのPBS(-)に別々に分散させ、続いてウイルス懸濁液(20μL中2×105のTCID50)を添加した。Cu粉末の密度がより高いことに起因して、その体積分率は、Si3N4のおよそ3分の1であった。4℃でゆっくりと手動で回転させることによって、1分間及び10分間の混合を行った。曝露後、粉末を、遠心分離(2400rpmで2分間)によってペレット化し、その後に0.1μm媒体を通して濾過した。上清を回収し、TCID50アッセイ、リアルタイムRT-PCR試験、及び蛍光イメージングに供した。抗ウイルス粉末を含まない偽の上清を含んで3連で実験を行った。96ウェルプレート中のVeroE6/TMPRSS2細胞のコンフルエントな単層に、0.5%のFBS DMEM(すなわち、維持培地)で10倍段階希釈した各ウイルス懸濁液50μL/ウェルを接種した。37℃で1時間のウイルス吸着を、10分ごとに傾けつつ行った。その後、50μL/ウェルの維持培地を添加した。プレートを5%CO2/95%加湿雰囲気中、37℃で4日間インキュベートした。感染細胞の細胞変性効果(CPE)を位相差顕微鏡下で観察した。その後、10μL/ウェルのグルタルアルデヒドを添加し、続いて0.5%のクリスタルバイオレットで染色することによって、細胞を固定した。TCID50を、Reed-Muench法に従って計算した。
Example 2:
Virus Assay Fifteen weight percent (15 wt%) of Si3N4, Cu, and AlN powders were separately dispersed in 1 mL of PBS(-), followed by the addition of virus suspension (TCID50 of 2 x 105 in 20 μL). . Due to the higher density of Cu powder, its volume fraction was approximately one third of that of Si3N4. Mixing was performed for 1 minute and 10 minutes by slow manual rotation at 4°C. After exposure, the powder was pelleted by centrifugation (2400 rpm for 2 minutes) followed by filtration through 0.1 μm media. The supernatant was collected and subjected to TCID50 assay, real-time RT-PCR test, and fluorescence imaging. Experiments were performed in triplicate including mock supernatants without antiviral powder. Confluent monolayers of VeroE6/TMPRSS2 cells in 96-well plates were inoculated with 50 μL/well of each virus suspension serially diluted 10-fold in 0.5% FBS DMEM (i.e., maintenance medium). Virus adsorption was performed at 37°C for 1 hour with tilting every 10 minutes. Then, 50 μL/well of maintenance medium was added. Plates were incubated for 4 days at 37°C in a 5% CO2/95% humidified atmosphere. Cytopathic effect (CPE) of infected cells was observed under a phase contrast microscope. Cells were then fixed by adding 10 μL/well of glutaraldehyde followed by staining with 0.5% crystal violet. TCID50 was calculated according to the Reed-Muench method.

ウイルスRNAアッセイ
粉末への曝露後、140μLの上清をウイルスRNA抽出に使用した。遠心分離し、濾過した粉末の表面からもRNAを抽出した。QIAamp Viral RNA Miniキットを用いてRNA精製を行った。ReverTra Ace(登録商標)qPCR RT Master Mixを用いて、16μLの単離RNAのアリコートを逆転写した。定量的リアルタイムPCRを、2つの特異的ウイルスN遺伝子セットについてのStep-One Plus Real-Time PCRシステムプライマー/プローブを使用して行った。各20μLの反応混合物は、4μLのcDNA、8.8pmolの各プライマー、2.4pmolのプローブ及び10μLのGoTaq Probe qPCRマスターミックスを含有していた。増幅プロトコルは、95℃で3秒間の変性及び60℃で20秒間のアニーリング及び伸長の50サイクルからなっていた。
Viral RNA assay After exposure to powder, 140 μL of supernatant was used for viral RNA extraction. RNA was also extracted from the surface of the centrifuged and filtered powder. RNA purification was performed using the QIAamp Viral RNA Mini kit. Aliquots of 16 μL of isolated RNA were reverse transcribed using ReverTra Ace® qPCR RT Master Mix. Quantitative real-time PCR was performed using Step-One Plus Real-Time PCR System primers/probes for two specific viral N gene sets. Each 20 μL reaction mixture contained 4 μL of cDNA, 8.8 pmol of each primer, 2.4 pmol of probe, and 10 μL of GoTaq Probe qPCR master mix. The amplification protocol consisted of 50 cycles of denaturation at 95°C for 3 seconds and annealing and extension at 60°C for 20 seconds.

免疫化学蛍光アッセイ
カバーガラス上のVero E6/TMPRSS2細胞に200μLのウイルス上清を接種した。37℃で1時間のウイルス吸着後、細胞をCO2インキュベーター内で維持培地と7時間インキュベートした。感染細胞の検出のために、これらの細胞をTBS(20mMのTris-HCl pH7.5、150mMのNaCl)で洗浄し、室温(RT)で10分間、4%PFAで固定し、続いてRTで5分間、TBS中0.1%のTriton Xで膜透過処理した。細胞を、TBS中2%のスキムミルクを用い、RTで60分間かけてブロックし、抗SARSコロナウイルスエンベロープ(ウサギ)抗体(希釈=1:100)を用い、RTで60分間かけて染色した。緩衝液で洗浄した後、細胞をAlexa 594ヤギ抗ウサギIgG(H+L)(1:500)及びAlexa 488ファロイジン(1:50)とともに暗所、RTで60分間インキュベートした。DAPIを含むProLong(商標)Diamond Antifade Mountantを封入培地として使用した。染色を蛍光顕微鏡BZX710下で観察した。全細胞数及び感染細胞数を、Keyence BZ-X Analyzerを使用して得た。
Immunochemical Fluorescence Assay Vero E6/TMPRSS2 cells on coverslips were inoculated with 200 μL of viral supernatant. After virus adsorption for 1 hour at 37°C, cells were incubated with maintenance medium for 7 hours in a CO2 incubator. For detection of infected cells, these cells were washed with TBS (20mM Tris-HCl pH 7.5, 150mM NaCl), fixed with 4% PFA for 10 min at room temperature (RT), and then incubated at RT. Membranes were permeabilized with 0.1% Triton X in TBS for 5 minutes. Cells were blocked with 2% skim milk in TBS for 60 min at RT and stained with anti-SARS coronavirus envelope (rabbit) antibody (dilution = 1:100) for 60 min at RT. After washing with buffer, cells were incubated with Alexa 594 goat anti-rabbit IgG (H+L) (1:500) and Alexa 488 phalloidin (1:50) for 60 min at RT in the dark. ProLong™ Diamond Antifade Mount containing DAPI was used as the mounting medium. Staining was observed under a fluorescence microscope BZX710. Total and infected cell counts were obtained using a Keyence BZ-X Analyzer.

ラマン分光法アッセイ
Vero E6/TMPRSS2細胞を、ガラスの場所において200μLの各ウイルス懸濁液で感染させた。37℃で1時間のウイルス吸着後、感染細胞をCO2インキュベーター中の維持培地で4時間インキュベートし、4%パラホルムアルデヒドを用い、RTで10分間固定した。蒸留水で2回洗浄した後、感染細胞を風乾し、ラマンマイクロプローブ分光計を使用してその場で分析した。ラマンスペクトルは、20倍光学レンズを備えた高感度分光器を使用して収集した。これは、二次元の共焦点撮像を伴う顕微鏡測定モードで操作された。光回路内のホログラフィックノッチフィルタを使用して、10mWで動作する532nm励起源を介して1.5cm-1のスペクトル分解能を効率的に達成した。ラマン発光を、空冷電荷結合素子(CCD)検出器(1024×256ピクセル)に接続された単一のモノクロメーターを使用してモニターした。取得時間は10秒に固定した。30のスペクトルを収集し、各分析時点について平均した。ラマンスペクトルを、市販のソフトウェアを使用して、Gaussian-Lorentzianにデコンボリューションした。
Raman spectroscopy assay Vero E6/TMPRSS2 cells were infected with 200 μL of each virus suspension in a glass place. After virus adsorption for 1 hour at 37°C, infected cells were incubated in maintenance medium in a CO2 incubator for 4 hours and fixed with 4% paraformaldehyde for 10 minutes at RT. After washing twice with distilled water, infected cells were air-dried and analyzed in situ using a Raman microprobe spectrometer. Raman spectra were collected using a high sensitivity spectrometer equipped with a 20x optical lens. It was operated in microscopic measurement mode with two-dimensional confocal imaging. A spectral resolution of 1.5 cm was efficiently achieved via a 532 nm excitation source operated at 10 mW using a holographic notch filter in the optical circuit. Raman emission was monitored using a single monochromator connected to an air-cooled charge-coupled device (CCD) detector (1024 x 256 pixels). The acquisition time was fixed at 10 seconds. Thirty spectra were collected and averaged for each analysis time point. Raman spectra were deconvolved to Gaussian-Lorentzian using commercially available software.

統計分析
スチューデントのt検定により、Prismソフトウェアを使用して、n=3、及びp値0.01で、統計学的有意性を判定した。
Statistical analysis Statistical significance was determined by Student's t-test using Prism software, n=3, and p-value 0.01.

実施例3:
組織培養感染用量中央値
15重量%のSi3N4、Cu、及びAlN粉末についてのTCID50アッセイ結果を図1A~1Dに示す。1分間及び10分間の不活化時間が、それぞれ、図1A及び1B、並びに図1C及び1Dに示される。陰性対照と比較して、3つの粉末は全て、2つの曝露時間について、SARS-CoV-2ビリオンの不活化に有効であった(99%を超える)。
Example 3:
Median Tissue Culture Infectious Dose The TCID50 assay results for 15 wt% Si3N4, Cu, and AlN powders are shown in Figures 1A-1D. Inactivation times of 1 minute and 10 minutes are shown in Figures 1A and 1B and Figures 1C and ID, respectively. Compared to the negative control, all three powders were effective (>99%) in inactivating SARS-CoV-2 virions for the two exposure times.

RNA遺伝子断片化
ウイルスRNAが、上清及び粉末の両方への曝露から断片化されたかどうかを調べるために、ウイルスのRNAのN遺伝子セットに対してRT-PCR試験を行った。結果を、それぞれ1分間及び10分間の曝露について、図2A及び2B、並びに図2C及び2Dに示す。ここでも再び、上清への1分間の曝露時の陰性対照と比較して、CuについてはRNAのほぼ完全な断片化が観察されたが、AlNによって、また、Si3N4によってより少ない程度まで、顕著な損傷が引き起こされた。上清への10分間の曝露後、RNAの実質的な切断が、3つの全ての材料についてみられた。Cuは、依然として最大の断片化を示したが、Si3N4は、同様の有効性を示し、AlNは、1分間の曝露条件と本質的に同一であった。ウイルスRNAは、1分間の曝露時のペレット化粉末から抽出されたRNAに基づいて、3つの全ての材料について実質的に検出不可能であった(図2A及び2Bを参照されたい)。この結果は、上清中のウイルスRNAの低下が、粉末へのRNAの付着によるものではなく、むしろ直接的な分解によるものであったことを示唆している。
RNA Gene Fragmentation To determine whether viral RNA was fragmented from exposure to both supernatant and powder, RT-PCR tests were performed on the N gene set of viral RNA. The results are shown in Figures 2A and 2B and Figures 2C and 2D for 1 minute and 10 minute exposures, respectively. Again, almost complete fragmentation of RNA was observed for Cu compared to the negative control upon 1 minute exposure to supernatant, but significantly less for AlN and to a lesser extent for Si3N4. severe damage was caused. After 10 minutes of exposure to the supernatant, substantial cleavage of RNA was seen for all three materials. Cu still showed the greatest fragmentation, but Si3N4 showed similar effectiveness and AlN was essentially identical to the 1 minute exposure condition. Viral RNA was virtually undetectable for all three materials based on RNA extracted from pelleted powder at 1 minute exposure (see Figures 2A and 2B). This result suggests that the reduction in viral RNA in the supernatant was not due to RNA attachment to the powder, but rather due to direct degradation.

免疫蛍光試験
次いで、抗SARSコロナウイルスエンベロープ抗体(赤色)、生存細胞中のF-アクチンを染色するファロイジン(緑色)、及び細胞核染色のためのDAPI(青色)を使用した免疫蛍光イメージングを使用して、TCID50アッセイ及び遺伝子断片化の結果を確認した。図3A~3Dは、(a)曝露されていないビリオン(すなわち、陰性対照)、並びに(b)Si3N4、(c)AlN、及び(d)Cuの10分間曝露したビリオンの上清を接種したVeroE6/TMPRSS2細胞集合体を表す蛍光顕微鏡写真を示す。図3Eは、ウイルスを接種しなかった細胞(「偽感染した」細胞とラベル付けされている)を示す。陰性対照(図3A)の赤色のスポットは、ビリオンがVero6E細胞の代謝に侵入してハイジャックしたことを示した。このことは、正常な代謝機能を示した偽感染した細胞(図3E)とは対照的である。
Immunofluorescence testing. Immunofluorescence imaging was then used with anti-SARS coronavirus envelope antibody (red), phalloidin to stain F-actin in viable cells (green), and DAPI (blue) for cell nuclear staining. , confirmed the TCID50 assay and gene fragmentation results. Figures 3A-3D show VeroE6 cells inoculated with (a) unexposed virions (i.e., negative control) and (b) supernatants of virions exposed for 10 min to Si3N4, (c) AlN, and (d) Cu. /TMPRSS2 cell aggregates are shown in fluorescence micrographs. Figure 3E shows cells that were not inoculated with virus (labeled "mock-infected" cells). The red spot in the negative control (Fig. 3A) indicated that the virions invaded and hijacked the metabolism of Vero6E cells. This is in contrast to mock-infected cells (Fig. 3E), which showed normal metabolic function.

注目すべきことに、Si3N4からの上清を接種した細胞、また、それより程度は低いが、AlNからの上清を接種した細胞は、ほとんど感染を伴わずに、ほぼ正常な機能を示した。これとは逆に、Cu上清を接種した細胞は、本質的に死滅していた(すなわち、Fアクチンの完全な消失、図3D)が、核の中に存在する青色がかった赤色の染色に基づき、ビリオンがいくつかの核をハイジャックしたように見えることから、生存しているが死滅する前の段階であった可能性がある。このことは、細胞溶解が、ウイルス感染の結果であっただけではなく、細胞内の遊離Cuイオンからの毒性効果にも起因することを示唆している。図3A~3Eからの比色結果の定量化を図4に示す。これらのデータは、陰性対照からの生存VeroE6細胞の約35%がビリオンに感染したが、一方で、Si3N4及びAlNからの上清を接種した細胞の2%及び8%のみがそれぞれ感染したことを示している。Cuの上清を接種した細胞の定量的評価は、それらの早すぎる死のために評価することができなかった。 Remarkably, cells inoculated with supernatants from Si3N4 and, to a lesser extent, cells inoculated with supernatants from AlN exhibited near normal function with little infection. . In contrast, cells inoculated with Cu supernatant were essentially dead (i.e., complete loss of F-actin, Figure 3D), but with no bluish-red staining present in the nucleus. Based on this, the virion appears to have hijacked several nuclei, suggesting it may be alive but in a pre-death stage. This suggests that the cell lysis was not only a result of viral infection but also due to toxic effects from free Cu ions within the cells. Quantification of the colorimetric results from FIGS. 3A-3E is shown in FIG. 4. These data indicate that approximately 35% of viable VeroE6 cells from the negative control were infected with virions, whereas only 2% and 8% of cells inoculated with supernatants from Si3N4 and AlN were infected, respectively. It shows. Quantitative evaluation of cells inoculated with Cu supernatant could not be evaluated due to their premature death.

ラマン分光法
ラマン分光法により、様々な上清に曝露されたVeroE6細胞を調べて、感染並びにイオン(すなわち、Cu及びAl)毒性に起因する生化学的な細胞変化を評価した。図5A~図5Gは、(a)感染していないVeroE6/TMPRSS2細胞、並びに(b)Si3N4、(c)AlN、(d)Cu(陽性対照)、及び(e)抗ウイルス化合物なし(陰性対照)に10分間曝露したビリオンを含有する上清を接種した細胞についての、700~900cm-1の周波数範囲におけるラマンスペクトルを示す。基本的に重要なのは、トリプトファンのインドール環の環呼吸及びHはさみの振動バンドである(それぞれ、756及び875cm-1であり、T1及びT2とラベル付けされる)。トリプトファンは、タンパク質合成及び様々な免疫学的機能のための分子の生成において重要な役割を果たす。その立体異性体は、細胞膜内にタンパク質を固定するのに役立ち、その異化物は免疫抑制機能を有する。トリプトファンの異化は、ウイルス感染によって引き起こされる。これは、過剰反応性免疫応答から宿主細胞を保護するインドールアミン-2,3-ジオキシゲナーゼ(IDO)の酵素活性を介して起こる。IDOはトリプトファンをキヌレニンに、次いでN’-ホルミル-キヌレニンに還元する。IDO活性の増加はトリプトファンを枯渇させる。その結果、トリプトファンバンド(T1及びT2)の強度は、これらの生化学的変化の指標である。Cuで処理された試料を除き、図5Fに示されるデータは、感染細胞の分率と相関するトリプトファンバンドの組み合わせの指数関数的減少を示す。(明確にするために、N’-ホルミル-キヌレニンの化学構造を挿入図に示す)。銅の異常は、その毒性の更なる証拠を提供する。VeroE6細胞は、トリプトファンを消費してCu2+を還元し、それをCu+として安定化した。
Raman spectroscopy VeroE6 cells exposed to various supernatants were examined by Raman spectroscopy to assess biochemical cellular changes due to infection and ionic (ie, Cu and Al) toxicity. Figures 5A-5G show (a) uninfected VeroE6/TMPRSS2 cells and (b) Si3N4, (c) AlN, (d) Cu (positive control), and (e) no antiviral compound (negative control). Raman spectra in the frequency range of 700-900 cm for cells inoculated with supernatant containing virions exposed to ) for 10 min. Of fundamental importance are the ring breathing and H-scissor vibrational bands of the indole ring of tryptophan (756 and 875 cm-1, respectively, labeled T1 and T2). Tryptophan plays an important role in protein synthesis and the production of molecules for various immunological functions. Its stereoisomers help anchor proteins within cell membranes, and its catabolic forms have immunosuppressive functions. Tryptophan catabolism is caused by viral infection. This occurs through the enzymatic activity of indoleamine-2,3-dioxygenase (IDO), which protects host cells from overreactive immune responses. IDO reduces tryptophan to kynurenine and then to N'-formyl-kynurenine. Increased IDO activity depletes tryptophan. Consequently, the intensity of tryptophan bands (T1 and T2) is an indicator of these biochemical changes. With the exception of the Cu-treated samples, the data shown in Figure 5F shows an exponential decrease in the tryptophan band combination that correlates with the fraction of infected cells. (For clarity, the chemical structure of N'-formyl-kynurenine is shown in the inset). Copper abnormalities provide further evidence of its toxicity. VeroE6 cells consumed tryptophan to reduce Cu2+ and stabilize it as Cu+.

アデニン、シトシン、グアニン、及びチミンの環伸長振動に起因するラマンシグナルは、725、795、680及び748cm-1で見られ、図5A~5EではそれぞれA、Cy1、G、及びThとラベル付けされている)。これらのバンドは、ウイルス曝露後に保存された。しかし、Cu曝露ビリオンに感染した細胞では、それぞれTy1及びTy2とラベル付けされた642及び832cm-1のチロシンを表す系統に異常があった。チロシンの環呼吸バンドTy2は、他の試料と比較して非常に弱かった(図5Dを図5Bとともに参照されたい)。逆に、C-C結合に関連するTy1シグナルは強いままであった。これは、チロシンの芳香環がCuイオンをキレート化したことを示唆している。これは、C-Cシグナルが変化しないままチロシン環呼吸モードのみが減少した理由を説明する。チロシン中の3つの可能なCu(II)キレート化立体配座を図5Gに示す。 Raman signals due to ring stretching vibrations of adenine, cytosine, guanine, and thymine are seen at 725, 795, 680, and 748 cm and are labeled A, Cy1, G, and Th, respectively, in Figures 5A-5E. ing). These bands were preserved after virus challenge. However, cells infected with Cu-exposed virions had abnormalities in the lineages representing tyrosines at 642 and 832 cm-1, labeled Ty1 and Ty2, respectively. The tyrosine ring breathing band Ty2 was very weak compared to other samples (see Figure 5D with Figure 5B). Conversely, the Ty1 signal associated with CC bonds remained strong. This suggests that the aromatic ring of tyrosine chelated Cu ions. This explains why only the tyrosine ring breathing mode decreased while the CC signal remained unchanged. Three possible Cu(II) chelation conformations in tyrosine are shown in Figure 5G.

AlNで処理されたビリオンに曝露したVeroE6について(図5C)、トリプトファンT1及びT2バンドは保存されたが、DNAシトシン中の環屈曲に起因する615及び約700cm-1のバンド(図5A~5EにおいてCy2及びCy3としてそれぞれラベル付けされている)は、ほとんど消失した。それらの消失は、進行性のヌクレオソーム間DNA切断又は複合体の形成のいずれかに起因するものであり、両方とも毒性に関連する。シトシンシグナルの損失は、Alイオンによる毒性効果として解釈されるが、銅よりもはるかに重要ではない。Al3+は、ヌクレオチド塩基中のカルボニルO及び/又はN環供与体と相互作用し、PO2基の骨格に、及び/又はキレート化によってG-C塩基のグアニンN-7部位に、選択的に結合する。 For VeroE6 exposed to virions treated with AlN (Fig. 5C), the tryptophan T1 and T2 bands were preserved, but the bands at 615 and ~700 cm due to ring bends in the DNA cytosine (in Figs. 5A-5E) (labeled as Cy2 and Cy3, respectively) almost disappeared. Their disappearance is due to either progressive internucleosomal DNA cleavage or complex formation, both of which are associated with toxicity. The loss of cytosine signal is interpreted as a toxic effect by Al ions, which are much less important than copper. Al3+ interacts with the carbonyl O and/or N ring donors in the nucleotide base and binds selectively to the backbone of the PO2 group and/or to the guanine N-7 site of the G-C base by chelation. .

中程度から重度の毒性をもたらしたCu及びAlNの上清へのVeroE6細胞の曝露とは異なり、Si3N4は、トリプトファン、チロシン及びシトシンの修飾を引き起こさなかった。Si3N4ウイルス上清のスペクトルの形態は、感染していない偽懸濁液のものと密接に一致した(図5A及び5Bを参照されたい)。 Unlike exposure of VeroE6 cells to Cu and AlN supernatants, which resulted in moderate to severe toxicity, Si3N4 did not cause tryptophan, tyrosine, and cytosine modifications. The spectral morphology of the Si3N4 virus supernatant closely matched that of the uninfected mock suspension (see Figures 5A and 5B).

実施例4:窒化アルミニウム及び窒化ホウ素材料のバイオフィルムアッセイ
この研究は、窒化ケイ素及び他のセラミック材料の生体材料変形に対するStaphylococcus epidermidisバイオフィルム成長を、陽性対照としてのPEEKとともに比較するために実施した。観察中のセラミック材料には、アズファイア窒化ケイ素(AFSN)、窒化アルミニウム(AlN)、2つのグレードの窒化ホウ素(BN:AX05BN及びPCBN1000)、並びにShapal(AlN及びBNの混合物)が含まれていた。
Example 4: Biofilm Assay of Aluminum Nitride and Boron Nitride Materials This study was conducted to compare Staphylococcus epidermidis biofilm growth on biomaterial modifications of silicon nitride and other ceramic materials, with PEEK as a positive control. The ceramic materials under observation included azfire silicon nitride (AFSN), aluminum nitride (AlN), two grades of boron nitride (BN: AX05BN and PCBN1000), and Shapal (a mixture of AlN and BN). .

基本的な統計分析のために、24時間及び48時間の時点で、各試料材料について、3の反復を選択した。試料を、アルコール中、5分間超音波撹拌しつつ洗浄し、その後、5分間超音波撹拌を使用してDI水ですすぎ、次いで、試料を、各側面へのUV-C光曝露により30分間滅菌し、接種前に試料を少なくとも60分間休ませることによって、試料を調製した。 Three replicates were selected for each sample material at 24 and 48 hour time points for basic statistical analysis. The samples were washed in alcohol with ultrasonic agitation for 5 minutes, then rinsed with DI water using ultrasonic agitation for 5 minutes, and then the samples were sterilized by UV-C light exposure on each side for 30 minutes. The samples were prepared by allowing the samples to rest for at least 60 minutes before inoculation.

7%のグルコース、1×PBS、及び10%のヒト血漿を合わせ、次いで、Staphylococcus epidermidisの小さなアリコートとともに接種することによって、細菌培地を調製した。分光光度計を使用して、初期吸光度値を得た。次いで、培地を、37℃及び175rpmで6時間、振盪インキュベーター中に配置し、0.05AUの吸光度値(以前に生成した成長曲線に従って105細胞/mLに対応する)が達成されるまで、細菌を増殖させた。 Bacterial medium was prepared by combining 7% glucose, 1×PBS, and 10% human plasma and then inoculating with a small aliquot of Staphylococcus epidermidis. Initial absorbance values were obtained using a spectrophotometer. The medium was then placed in a shaking incubator for 6 hours at 37°C and 175 rpm, and the bacteria were incubated until an absorbance value of 0.05 AU (corresponding to 105 cells/mL according to the previously generated growth curve) was achieved. Proliferated.

各滅菌試料をウェルプレートに配置し、7mLの液体培地を添加した。ウェルプレートを、37℃、125rpmで24時間、振盪インキュベーター内に配置した。t=24時間で、液体培地を除去し、7mLの新鮮な培地を添加した。ウェルプレートを更に24時間、振盪インキュベーターに戻した。 Each sterile sample was placed in a well plate and 7 mL of liquid medium was added. The well plate was placed in a shaking incubator for 24 hours at 37°C and 125 rpm. At t=24 hours, the liquid medium was removed and 7 mL of fresh medium was added. The well plate was returned to the shaking incubator for an additional 24 hours.

試料を適切な時点(24又は48時間)で除去し、125rpmで2分間、振盪インキュベーター内の新鮮なウェルプレート中、5mLの1×PBSで洗浄した。各試料を、新鮮な1×PBS中で浸漬洗浄した。試料を、50mLの遠心チューブ内の10mLの1×PBS中に配置し、2分間激しくボルテックス撹拌した。 Samples were removed at appropriate time points (24 or 48 hours) and washed with 5 mL of 1x PBS in a fresh well plate in a shaking incubator for 2 minutes at 125 rpm. Each sample was soak washed in fresh 1x PBS. Samples were placed in 10 mL of 1× PBS in a 50 mL centrifuge tube and vortexed vigorously for 2 minutes.

ディスク直径、幅、及び重量を使用して、表面積測定値を得た。各ペトリフィルム上のコロニーの数をカウントし、記録し、比較した。 Surface area measurements were obtained using disc diameter, width, and weight. The number of colonies on each Petrifilm was counted, recorded and compared.

各試料のバイオフィルム溶液を、1×PBSで連続的に希釈し、元の試料の1倍、1/10倍、1/100倍、1/1,000倍、及び1/10,000倍の濃度を得た。各希釈物をペトリフィルム上に配置し、各試料についてのデータ比較において、最も低いカウント可能な希釈液を使用することができるようにした。37℃で24時間のインキュベート環境で成長させた後、細菌は、コロニー形成単位(CFU)として参照されるコロニーを形成した。CFUカウントを得たら、カウントに適切な希釈係数を乗算して、試料当たりのCFUを計算した。次に、総CFUを表面積によって除算して、異なるサイズの試料を正確に比較したため、報告された最終データは、CFU/mm2の単位である。統計分析を実施し、グラフ化した。表1及び図7は、24時間及び48時間の両方での各材料の平均を示す。全ての試料に対し、95%信頼区間を有する不均一分散両側t検定を適用することにより、統計分析を行った。 The biofilm solution of each sample was serially diluted with 1x PBS to 1x, 1/10x, 1/100x, 1/1,000x, and 1/10,000x of the original sample. Obtained the concentration. Each dilution was placed on Petrifilm so that the lowest countable dilution could be used in data comparisons for each sample. After growing in an incubation environment for 24 hours at 37°C, the bacteria formed colonies, referred to as colony forming units (CFU). Once the CFU counts were obtained, the counts were multiplied by the appropriate dilution factor to calculate the CFU per sample. The total CFU was then divided by the surface area to accurately compare samples of different sizes, so the final data reported is in units of CFU/mm2. Statistical analysis was performed and graphed. Table 1 and Figure 7 show the averages for each material at both 24 and 48 hours. Statistical analysis was performed by applying a heteroskedastic two-tailed t-test with 95% confidence intervals on all samples.

24時間時点で、PEEKの細菌成長は、アズファイアβ-Si3N4(AFSN)、AlN、及びShapalよりも1桁以上大きく、いずれもp<0.05であった。PEEKと、AX05BNを除く全ての材料との間に統計的差異が見出された。AX05BNはまた、全ての他の材料と比較して、バイオフィルムの成長において、統計的に有意な差を有することも見出された。AlN、Shapal、AFSN、及びPCBN1000の間のバイオフィルム成長の比較は、全体的に顕著に異ならなかった。24時間時点について、AlN、Shapal、PCBN1000、及びAFSNは、最も効率的な抗菌特性を有すると結論付けることができる。 At 24 hours, bacterial growth on PEEK was more than an order of magnitude greater than Azfire β-Si3N4 (AFSN), AlN, and Shapal, all p<0.05. Statistical differences were found between PEEK and all materials except AX05BN. AX05BN was also found to have a statistically significant difference in biofilm growth compared to all other materials. Comparisons of biofilm growth between AlN, Shapal, AFSN, and PCBN1000 were not significantly different overall. For the 24 hour time point, it can be concluded that AlN, Shapal, PCBN1000 and AFSN have the most efficient antibacterial properties.

48時間時点で、段落0093(実施形態25)に記載される連続希釈及びプレーティング手順を、残りの試料に対して実施した。PEEK上のバイオフィルム成長は、CFUカウントがセラミック材料のうちのいずれかよりも少なくとも1桁大きいままであったため、24時間時点で見出された結果と一致した。この比較についての代表的なp値は、1個のPEEK試料外れ値に起因して、視覚的な差を反映したものではなかった。予想される生物学的変動のため、この外れ値は、全体的な結果から得られた結論を変えるものではない。AFSN、Shapal、及びAlNと比較して、AX05BN及びPCBN1000の両方について、顕著な差が見出された。AFSN、AlN、及びShapalについてのp値は、AX05BNと比較した場合、それぞれp=0.032、p=0.031、及びp=0.033であった。48時間の結果は、24時間からの傾向と合致している。全ての材料は、時間経過に伴って、バイオフィルム成長の一貫した増加を有していた。 At 48 hours, the serial dilution and plating procedure described in paragraph 0093 (Embodiment 25) was performed on the remaining samples. Biofilm growth on PEEK was consistent with the results found at the 24 hour time point, as CFU counts remained at least an order of magnitude greater than either of the ceramic materials. The representative p-value for this comparison did not reflect any visual difference due to one PEEK sample outlier. Due to expected biological variation, this outlier does not change the conclusions drawn from the overall results. Significant differences were found for both AX05BN and PCBN1000 compared to AFSN, Shapal, and AlN. The p-values for AFSN, AlN, and Shapal were p=0.032, p=0.031, and p=0.033, respectively, when compared to AX05BN. The 48 hour results are consistent with the trend from the 24 hour period. All materials had a consistent increase in biofilm growth over time.

24時間及び48時間の両方の時点で、Staphylococcus epidermidisは、予想されるように、セラミック変形物のうちのいずれかよりもPEEK上で顕著に密度の高いバイオフィルムを形成することが見出された。AX05BNは、得られたCFUカウントがPEEKと顕著に異ならなかったため、この実験で評価された他のセラミック材料ほど効率的に性能を発揮しなかった。Shapal、AlN、及びAFSNは、同様のバイオフィルム成長を有しており、S.epidermidis表面付着及びコロニー形成に抵抗する能力を強調した。それらの細菌耐性は、非常によく似ていたが、AlNは、24時間及び48時間の時点の評価の両方において、バイオフィルム形成の抵抗においてPEEK、AX05BN、PCBN1000、Shapal、及びAFSNを上回った。Shapal及びAFSNは、その抗菌特性において、AlNにすぐに続くものであった。 At both 24 and 48 hour time points, Staphylococcus epidermidis was found to form significantly denser biofilms on PEEK than either of the ceramic variants, as expected. . AX05BN did not perform as efficiently as the other ceramic materials evaluated in this experiment, as the CFU counts obtained were not significantly different from PEEK. Shapal, AlN, and AFSN have similar biofilm growth and S. highlighted its ability to resist surface attachment and colonization. Although their bacterial resistance was very similar, AlN outperformed PEEK, AX05BN, PCBN1000, Shapal, and AFSN in resistance to biofilm formation at both the 24-hour and 48-hour evaluations. Shapal and AFSN closely followed AlN in their antibacterial properties.

これらの結果は、セラミック材料が、バイオフィルム耐性においてPEEKを顕著に上回るという以前の結論を裏付ける。セラミック試料内の比較は、AX05BNが、他のセラミック組成物よりも細菌の付着に抵抗する効率が顕著に低いことを示す。Shapal、AlN、及びAFSNの間に顕著な差は見られなかったが、AlNは、両方の時点でバイオフィルム形成がわずかに少なかった。 These results support previous conclusions that ceramic materials significantly exceed PEEK in biofilm resistance. Comparisons within the ceramic samples show that AX05BN is significantly less efficient at resisting bacterial adhesion than other ceramic compositions. No significant differences were found between Shapal, AlN, and AFSN, although AlN had slightly less biofilm formation at both time points.

実施例5:アルファ-窒化ケイ素及びベータ-窒化ケイ素によるSARS-CoV-2の迅速な不活化
2つの窒化ケイ素粉末を調製した。β-窒化ケイ素粉末は、90重量%のβ-Si3N4、6重量%のイッティラ(yttira)(Y2O3)、及び4重量%のアルミナ(Al2O3)の公称組成を有していた。粉末はそれぞれ、有機構成要素の水性混合及び噴霧乾燥、その後の約1700℃で約3時間の噴霧乾燥した顆粒の焼結によって調製された。次に、焼結した顆粒を約1600℃で2時間、窒素中、140MPaで高温静水圧プレスした。プレスに続いて、水系粉砕及び凍結乾燥を行った。
Example 5: Rapid inactivation of SARS-CoV-2 by alpha-silicon nitride and beta-silicon nitride Two silicon nitride powders were prepared. The β-silicon nitride powder had a nominal composition of 90% by weight β-Si3N4, 6% by weight yttira (Y2O3), and 4% by weight alumina (Al2O3). Each powder was prepared by aqueous mixing of the organic components and spray drying followed by sintering of the spray dried granules at about 1700° C. for about 3 hours. The sintered granules were then hot isostatically pressed at 140 MPa in nitrogen for 2 hours at approximately 1600°C. Pressing was followed by aqueous grinding and freeze drying.

α-窒化ケイ素粉末は、約2重量%のSiO2を含む、98重量%の純粋なSi3N4であった。市販の高純度α-窒化ケイ素を空気中、約300℃で約1時間加熱し、次いで、室温まで冷却することによって、調製した。 The α-silicon nitride powder was 98 wt% pure Si3N4 with about 2 wt% SiO2. Commercially available high purity α-silicon nitride was prepared by heating in air at about 300° C. for about 1 hour and then cooling to room temperature.

抗ウイルス試験を実施するために、SARS-CoV-2ウイルスのワシントン州バリアントを、2×104ビリオン/mLの濃度になるまで、DMEM成長培地で希釈した。次いで、4mLの希釈したウイルス溶液を、15重量%/体積(w/v)でα-又はβ-窒化ケイ素粉末のいずれかを含有するチューブに添加した。Si3N4を含まないウイルスを、対照として並列で処理した。十分な接触を確保するために、チューブを30秒間ボルテックス撹拌し、次いで、チューブリボルバに30分間配置した。試料を遠心分離し、上清を収集し、0.2μmフィルタを通して濾過した。清澄化した上清内の残りの感染性ウイルス中のRNAを、ペレットとともに単離し、RT-qPCR法によって定量化した。 To perform antiviral testing, the Washington variant of the SARS-CoV-2 virus was diluted in DMEM growth medium to a concentration of 2 x 104 virions/mL. 4 mL of diluted virus solution was then added to tubes containing either α- or β-silicon nitride powder at 15% weight/volume (w/v). A virus without Si3N4 was processed in parallel as a control. The tube was vortexed for 30 seconds to ensure good contact and then placed in a tube revolver for 30 minutes. The samples were centrifuged and the supernatant was collected and filtered through a 0.2 μm filter. RNA in the remaining infectious virus in the clarified supernatant was isolated along with the pellet and quantified by RT-qPCR.

上清を、プラークアッセイ試験方法にも供した。図8に提供される結果は、ウイルスのみの対照のゲノムコピーが、約1×106/mLの濃度を有し、一方で、β-窒化ケイ素粉末の1つが、およそ4.3×104/mL(95.9%)までのビリオンの減少を示し、α-窒化ケイ素の2つの異なるロットが、およそ1×103/mL(99.9%)までのビリオンの減少を示した。この同じ一連の試験では、2つのα-窒化ケイ素からのペレット化された試料は、生存ビリオンをまったく含まないことが見出された。 The supernatant was also subjected to the plaque assay test method. The results provided in Figure 8 show that the virus-only control genome copies have a concentration of approximately 1 x 10/mL, while the β-silicon nitride powder has a concentration of approximately 4.3 x 10/mL. (95.9%) and two different lots of α-silicon nitride showed a virion reduction of approximately 1×10 3 /mL (99.9%). In this same series of tests, pelleted samples from two α-silicon nitrides were found to contain no viable virions.

プラークアッセイ試験結果を図9Aに提供する。これらのデータは、1.25~3.5log10(約93%~99.97%)の範囲のβ-窒化ケイ素粉末についてのウイルス活性の減少を示し、一方で、α-窒化ケイ素粉末は、4.5log10を超える(99.997%を超える)減少を示した。β-窒化ケイ素粉末の表面加水分解の変動は、観察された結果の範囲につながったと考えられる。しかしながら、RT-qPCRとプラークアッセイ法を比較すると、SARS-CoV-2ビリオンが、窒化ケイ素とともにペレット化されておらず、そのRNA構造が、窒化ケイ素とともにインキュベートされたときに損傷を受けることを示唆している。 Plaque assay test results are provided in Figure 9A. These data show a reduction in viral activity for β-silicon nitride powders ranging from 1.25 to 3.5 log10 (approximately 93% to 99.97%), whereas α-silicon nitride powders showed a reduction of more than .5 log10 (more than 99.997%). It is believed that variations in the surface hydrolysis of the β-silicon nitride powders led to the range of results observed. However, comparing RT-qPCR and plaque assays suggests that SARS-CoV-2 virions are not pelleted with silicon nitride and their RNA structure is damaged when incubated with silicon nitride. are doing.

上に記載したのと同じ粉末及び方法を使用して、SARS-CoV-2ウイルスの南アフリカバリアントに対するα-及びβ-窒化ケイ素粉末の有効性について、プラークアッセイ試験を行った。結果を図9Bに示す。α-窒化ケイ素は、ウイルスを4.5log10を超えて減少させ(99.9997%)、非常に効果的であることが判明し、β-窒化ケイ素粉末は、およそ1-log10の減少(約90%)を示している。 Plaque assay testing was performed on the efficacy of α- and β-silicon nitride powders against the South African variant of the SARS-CoV-2 virus using the same powders and methods described above. The results are shown in Figure 9B. α-Silicon nitride was found to be highly effective, reducing viruses by more than 4.5 log10 (99.9997%), while β-silicon nitride powder reduced viruses by approximately 1-log10 (approximately 90 %).

同様に、上に与えられたのと同じ材料及び手順を使用して、SARS-CoV-2ウイルスの英国バリアントに対するα-及びβ-窒化ケイ素粉末の有効性について、プラークアッセイを行った。結果を図9Cに提供する。α-窒化ケイ素粉末は、ウイルス数を約4-log10(99.99%)まで減少させ、β-窒化ケイ素を約1-log10(約90%)まで減少させた。 Similarly, plaque assays were performed for the efficacy of α- and β-silicon nitride powders against the UK variant of the SARS-CoV-2 virus using the same materials and procedures given above. The results are provided in Figure 9C. α-Silicon nitride powder reduced the virus count by about 4-log10 (99.99%) and β-silicon nitride by about 1-log10 (about 90%).

いくつかの実施形態を説明してきたが、本発明の趣旨から逸脱することなく、様々な修正、代替の構成、及び均等物を使用することができることが当業者によって認識されるであろう。更に、本発明を不必要に不明瞭にすることを避けるために、いくつかの周知のプロセス及び要素は記載されていない。したがって、上記の説明は、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。 Although several embodiments have been described, those skilled in the art will recognize that various modifications, alternative configurations, and equivalents may be used without departing from the spirit of the invention. Furthermore, some well-known processes and elements have not been described to avoid unnecessarily obscuring the present invention. Therefore, the above description should not be construed as limiting the scope of the invention.

当業者は、ここに開示される実施形態が限定ではなく例として教示することを理解するであろう。したがって、上記の説明に含まれるか、又は添付の図面に示される事項は、例示的なものとして解釈されるべきであり、限定的な意味で解釈されるべきではない。以下の特許請求の範囲は、本明細書に記載された全ての一般的及び特定の特徴、並びに本方法及びシステムの範囲の全ての記述を包含することを意図しており、これらは、言語の問題として、それらの間にあると言われる場合がある。 Those skilled in the art will understand that the embodiments disclosed herein teach by way of example and not limitation. Accordingly, the matter contained in the above description or shown in the accompanying drawings is to be interpreted in an illustrative manner and not in a limiting sense. The following claims are intended to encompass all general and specific features recited herein and all statements of the scope of the methods and systems, which are intended to include all general and specific features recited herein and all statements of the scope of the methods and systems, which are The problem may be said to lie between them.

Claims (36)

病原体を不活化するための方法であって、前記病原体を、窒化ホウ素、窒化クロム、窒化セリウム、窒化ハフニウム、窒化ランタン、窒化リン、窒化硫黄、窒化タンタル、窒化チタン、窒化バナジウム、窒化イットリウム、窒化ジルコニウム、又はそれらの組み合わせから選択される窒化物の有効濃度を含む組成物と接触させることを含み、前記窒化物の前記有効濃度が、前記病原体を不活化する、方法。 A method for inactivating pathogens, the pathogens being inactivated using boron nitride, chromium nitride, cerium nitride, hafnium nitride, lanthanum nitride, phosphorus nitride, sulfur nitride, tantalum nitride, titanium nitride, vanadium nitride, yttrium nitride, nitride. A method comprising contacting a composition comprising an effective concentration of a nitride selected from zirconium, or a combination thereof, wherein the effective concentration of the nitride inactivates the pathogen. 前記組成物が、窒化ケイ素を更に含む、請求項1に記載の方法。 2. The method of claim 1, wherein the composition further comprises silicon nitride. 前記組成物が、窒化アルミニウムを更に含む、請求項1に記載の方法。 2. The method of claim 1, wherein the composition further comprises aluminum nitride. 前記窒化物が、窒化ホウ素である、請求項1に記載の方法。 2. The method of claim 1, wherein the nitride is boron nitride. 前記組成物が、水性媒体中の窒化物粒子のスラリーを含む、請求項1に記載の方法。 2. The method of claim 1, wherein the composition comprises a slurry of nitride particles in an aqueous medium. 前記窒化物の前記有効濃度が、約0.1体積%~約20体積%である、請求項5に記載の方法。 6. The method of claim 5, wherein the effective concentration of the nitride is from about 0.1% to about 20% by volume. 前記組成物が、前記窒化物の粉末を含む、請求項1に記載の方法。 2. The method of claim 1, wherein the composition comprises a powder of the nitride. 前記組成物が、デバイスの表面の少なくとも一部にわたってコーティングされ、かつ/又は前記デバイスに組み込まれる、請求項7に記載の方法。 8. The method of claim 7, wherein the composition is coated over at least a portion of a surface of a device and/or incorporated into the device. 前記窒化物の前記有効濃度が、約1重量%~約100重量%である、請求項8に記載の方法。 9. The method of claim 8, wherein the effective concentration of the nitride is from about 1% to about 100% by weight. 前記デバイスが、整形外科用インプラント、脊椎インプラント、椎弓根スクリュー、歯科用インプラント、留置カテーテル、気管内チューブ、大腸内視鏡検査スコープ、手術用ガウン、マスク、フィルタ、又はチュービングである、請求項8又は9に記載の方法。 12. The device is an orthopedic implant, a spinal implant, a pedicle screw, a dental implant, an indwelling catheter, an endotracheal tube, a colonoscopy scope, a surgical gown, a mask, a filter, or tubing. 9. The method according to 8 or 9. 前記病原体が、ウイルス、細菌、又は真菌である、請求項1~10のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the pathogen is a virus, a bacterium, or a fungus. 前記ウイルスが、コロナウイルスである、請求項11に記載の方法。 12. The method of claim 11, wherein the virus is a coronavirus. 前記病原体が、表面上、又はヒト、動物、若しくは植物内にある、請求項1~12のいずれか一項に記載の方法。 13. A method according to any one of claims 1 to 12, wherein the pathogen is on a surface or within a human, animal or plant. 前記病原体が、無生物物体の表面上にある、請求項1~12のいずれか一項に記載の方法。 A method according to any one of claims 1 to 12, wherein the pathogen is on the surface of an inanimate object. 病原体を不活化するための窒化物系組成物であって、前記組成物が、水性媒体中の窒化物粒子のスラリーを含み、前記窒化物が、約0.1体積%~約20体積%の濃度で存在し、前記濃度が、前記病原体を不活化するのに有効である、窒化物系組成物。 A nitride-based composition for inactivating pathogens, the composition comprising a slurry of nitride particles in an aqueous medium, the nitride comprising about 0.1% to about 20% by volume. A nitride-based composition present in a concentration, said concentration being effective to inactivate said pathogen. 前記窒化物が、窒化ホウ素、窒化クロム、窒化セリウム、窒化ハフニウム、窒化ランタン、窒化リン、窒化硫黄、窒化タンタル、窒化チタン、窒化バナジウム、窒化イットリウム、窒化ジルコニウム、又はそれらの組み合わせから選択される、請求項15に記載の窒化物系組成物。 the nitride is selected from boron nitride, chromium nitride, cerium nitride, hafnium nitride, lanthanum nitride, phosphorous nitride, sulfur nitride, tantalum nitride, titanium nitride, vanadium nitride, yttrium nitride, zirconium nitride, or combinations thereof; The nitride composition according to claim 15. 前記組成物が、窒化ケイ素を更に含む、請求項16に記載の窒化物系組成物。 17. The nitride-based composition of claim 16, wherein the composition further comprises silicon nitride. 前記組成物が、窒化アルミニウムを更に含む、請求項16に記載の窒化物系組成物。 17. The nitride-based composition of claim 16, wherein the composition further comprises aluminum nitride. 前記窒化物が、窒化ホウ素である、請求項16に記載の窒化物系組成物。 The nitride-based composition according to claim 16, wherein the nitride is boron nitride. 前記病原体が、ウイルス、細菌、又は真菌である、請求項15に記載の窒化物系組成物。 The nitride-based composition according to claim 15, wherein the pathogen is a virus, bacteria, or fungus. 前記ウイルスが、コロナウイルスである、請求項20に記載の窒化物系組成物。 The nitride-based composition according to claim 20, wherein the virus is a coronavirus. 前記病原体が、表面上、又はヒト、動物、若しくは植物内にある、請求項15~21のいずれか一項に記載の窒化物系組成物。 Nitride-based composition according to any one of claims 15 to 21, wherein the pathogen is on a surface or in a human, animal or plant. 前記病原体が、無生物物体の表面上にある、請求項15~21のいずれか一項に記載の窒化物系組成物。 A nitride-based composition according to any one of claims 15 to 21, wherein the pathogen is on the surface of an inanimate object. 病原体を不活化するための窒化物系デバイスであって、前記デバイスが、前記デバイスの表面の少なくとも一部にわたってコーティングされ、かつ/又は前記デバイスに組み込まれる窒化物の粉末を含み、前記窒化物が、約10重量%~約30重量%の濃度で存在し、前記濃度が、前記病原体を不活化するのに有効である、窒化物系デバイス。 A nitride-based device for inactivating pathogens, the device comprising a nitride powder coated over at least a portion of the surface of the device and/or incorporated into the device, the nitride comprising: , in a concentration of about 10% to about 30% by weight, said concentration being effective to inactivate said pathogen. 前記窒化物が、窒化ホウ素、窒化クロム、窒化セリウム、窒化ハフニウム、窒化ランタン、窒化リン、窒化硫黄、窒化タンタル、窒化チタン、窒化バナジウム、窒化イットリウム、窒化ジルコニウム、又はそれらの組み合わせから選択される、請求項24に記載の窒化物系デバイス。 the nitride is selected from boron nitride, chromium nitride, cerium nitride, hafnium nitride, lanthanum nitride, phosphorus nitride, sulfur nitride, tantalum nitride, titanium nitride, vanadium nitride, yttrium nitride, zirconium nitride, or combinations thereof; A nitride-based device according to claim 24. 前記デバイスが、窒化ケイ素を更に含む、請求項25に記載の窒化物系デバイス。 26. The nitride-based device of claim 25, wherein the device further comprises silicon nitride. 前記デバイスが、窒化アルミニウムを更に含む、請求項25に記載の窒化物系デバイス。 26. The nitride-based device of claim 25, wherein the device further comprises aluminum nitride. 窒化物窒化ホウ素、請求項25に記載の窒化物系デバイス。 Nitride boron nitride, the nitride-based device of claim 25. 前記病原体が、ウイルス、細菌、又は真菌である、請求項24に記載の窒化物系デバイス。 25. The nitride-based device of claim 24, wherein the pathogen is a virus, bacteria, or fungus. 前記ウイルスが、コロナウイルスである、請求項29に記載の窒化物系デバイス。 30. The nitride-based device of claim 29, wherein the virus is a coronavirus. 前記病原体が、表面上、又はヒト、動物、若しくは植物内にある、請求項24~30のいずれか一項に記載の窒化物系デバイス。 A nitride-based device according to any one of claims 24 to 30, wherein the pathogen is on a surface or within a human, animal or plant. 前記病原体が、無生物物体の表面上にある、請求項24~30のいずれか一項に記載の窒化物系デバイス。 A nitride-based device according to any one of claims 24 to 30, wherein the pathogen is on the surface of an inanimate object. 病原体を不活化するための方法であって、前記病原体を、α-窒化ケイ素の有効濃度を含むスラリーと接触させることを含み、窒化物の前記有効濃度が、前記病原体を不活化し、前記スラリー中のα-窒化ケイ素の前記有効濃度が、約15%w/vである、方法。 A method for inactivating a pathogen, the method comprising contacting the pathogen with a slurry comprising an effective concentration of alpha-silicon nitride, the effective concentration of nitride inactivating the pathogen, The effective concentration of α-silicon nitride in the method is about 15% w/v. 前記スラリーが、窒化ホウ素、窒化クロム、窒化セリウム、窒化ハフニウム、窒化ランタン、窒化リン、窒化硫黄、窒化タンタル、窒化チタン、窒化バナジウム、窒化イットリウム、窒化ジルコニウム、又はそれらの組み合わせから選択される窒化物を更に含む、請求項33に記載の方法。 The slurry is a nitride selected from boron nitride, chromium nitride, cerium nitride, hafnium nitride, lanthanum nitride, phosphorous nitride, sulfur nitride, tantalum nitride, titanium nitride, vanadium nitride, yttrium nitride, zirconium nitride, or combinations thereof. 34. The method of claim 33, further comprising: 病原体を不活化するための方法であって、前記病原体を、窒化アルミニウムの有効濃度を含むスラリーと接触させることを含み、窒化物の前記有効濃度が、前記病原体を不活化し、前記スラリー中の窒化アルミニウムの前記有効濃度が、約15%w/vである、方法。 A method for inactivating a pathogen, the method comprising contacting the pathogen with a slurry comprising an effective concentration of aluminum nitride, the effective concentration of nitride inactivating the pathogen and reducing the amount of aluminum in the slurry. The method wherein the effective concentration of aluminum nitride is about 15% w/v. 前記スラリーが、窒化ホウ素、窒化クロム、窒化セリウム、窒化ハフニウム、窒化ランタン、窒化リン、窒化硫黄、窒化タンタル、窒化チタン、窒化バナジウム、窒化イットリウム、窒化ジルコニウム、又はそれらの組み合わせから選択される窒化物を更に含む、請求項35に記載の方法。
The slurry is a nitride selected from boron nitride, chromium nitride, cerium nitride, hafnium nitride, lanthanum nitride, phosphorous nitride, sulfur nitride, tantalum nitride, titanium nitride, vanadium nitride, yttrium nitride, zirconium nitride, or combinations thereof. 36. The method of claim 35, further comprising:
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