연구 논문

코팅된 필터와 프리필터가 에어로졸화된 Phi6 바이러스의 감염성 및 농도에 미치는 영향 평가

DOI:

10.3791/70877

⸱

2026년 5월 29일

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1Atmospheric Composition Research, Finnish Meteorological Institute, 2Department of Environmental Sciences, Faculty of Biological and Environmental Sciences, University of Helsinki, 3Department of Microbiology, Faculty of Agriculture and Forestry, University of Helsinki, 4Department of Otorhinolaryngology and Phoniatrics-Head and Neck Surgery, Helsinki University Hospital

* These authors contributed equally

이 논문에서

요약

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여기서는 구리 및 은 기반 표면 코팅이 공기 필터에 적용된 항바이러스 효능을 평가하는 연구를 소개합니다. 바이오에어로졸 챔버와 Phi6 박테리오파지를 사용하여 이 방법은 자가 살균 실내 공기 기술을 위한 바이러스 불활성화 및 기계적 여과 효율을 정량화합니다.

초록

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코로나바이러스 질병 2019(COVID-19) 팬데믹 이후 효율적인 실내 공기 정화 기술 개발이 두각을 나타내고 있습니다. 본 연구의 목표는 표준화된 바이오에어로졸 챔버와 폐쇄형 박테리오파지 Phi6를 호흡기 바이러스의 대리체로 사용하여 다양한 구리 및 은 기반 표면 코팅의 항바이러스 효능을 평가하는 것입니다. 표면 검사 결과 모든 코팅이 항바이러스 활성을 보였으며, 특정 구리 기반 코팅제형(B4)은 Phi6 바이러스를 10분 이내에 완전히 비활성화했고, A6는 25분 만에, VS-B는 60분 만에 완전히 비활성화되었습니다; 초기 감염성 감소는 주로 비말 건조 때문이었습니다. 에어로졸 실험 결과, 고효율 입자 공기 필터와 프리필터는 코팅 없이도 바이러스 감염성을 크게 줄였으며, 기계적 여과로 1.0–2.0 로그 감소를 이루고, 고효율 GF-2 유리섬유 필터가 검출 가능한 감염성 바이러스를 제거했습니다. 코팅은 바이러스가 코팅된 표면과 접촉이 제한적이었기 때문에 여과 효율을 크게 향상시키지 못했습니다. GF-2 필터를 사용한 것은 입자 축적과 필터 밀도 증가로 인한 바이러스 제거 효과가 향상되었고, 코팅은 통과하는 바이러스의 복제 수를 변경하지 않았습니다. VS-B 코팅 필터는 지질성 특성을 보여 추가적인 기능적 이점을 시사합니다. 이 방법론은 필터 효율이 주로 기계적 포획과 입자 축적에 의해 좌우되지만, 통합 표면 코팅이 포획된 바이러스 입자를 비활성화하여 자가 소독 메커니즘을 제공한다는 점을 강조합니다; 자외선(UV) 광의 통합은 시스템 효능을 더욱 향상시키기 위한 향후 연구 방향으로 제안됩니다.

서론

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코로나19 팬데믹 기간 동안 공기 중 바이러스 전파에 대한 이해가 크게 발전했습니다. 실내 환경이 실외보다 전염 위험이 현저히 높다는 점을 고려할 때, 보다 효과적인 보호 전략을 개발할 필요성이 절실히 필요하다 1,2. 이러한 맥락에서 고성능 에어컨 및 공기정화 시스템은 밀폐된 공간에서 바이러스 전파를 완화하는 데 필수적인 구성 요소입니다.

공기 정화는 공기 정화 시스템에서 가장 널리 사용되는 방법 중 하나로, 내재된 물리적 여과 특성과 다층 여과에 의존합니다 3,4,5. 여기에는 종종 큰 입자를 포착하는 거친 필터인 프리필터가 포함됩니다; 예를 들어 중간 효율 필터, 예를 들어 탄소 필터; 그리고 0.3μm 크기의 가장 침투성이 강한 입자를 최소 99.97% 제거하는 고효율 입자 공기 필터(HEPA)가 있습니다. 필터의 물리적 특성에는 많은 항균 효과가 포함되어 있습니다. 다공성 물질이 바이러스를 포획하고 건조시켜 비활성화할 수 있다는 것이 이전에 밝혀졌습니다 8,9,10. 수소성 또는 친수성도 이에 대응하여 활용될 수 있습니다. 소수성 코트를 가진 바이러스는 흡착을 위해 소수성 표면을 선호하는 반면, 친수성 표면은 친수성 바이러스를 끌어당긴다11,12. 또한 항바이러스 표면 코팅을 사용하여 정제를 더욱 향상시킬 수 있습니다. 필터 코팅은 병원체가 필터에 닿는 즉시 비활성화하는 것을 목표로 합니다13,14. 이러한 기능들은 특히 병원에서뿐만 아니라 전염병과 팬데믹 시기의 공공장소에서도 운영 안전성을 높일 수있습니다.

실용적인 응용을 위해 필터 코팅의 비활성화 효과가 흐름 공기 내에서 충분히 빠르게 활용되어야 합니다. 따라서 코팅과 바이러스 입자 간 직접 접촉 표면적이 충분해야 하며, 코팅이 주어진 접촉 시간 내에 바이러스를 비활성화할 수 있어야 합니다. 구리와 은과 같은 중금속은 항바이러스 효과를 가진 것으로 알려져 있습니다 15,16,17. 이러한 항바이러스 효과는 소아마비바이러스, 백시니아 바이러스, 단순포진 1형, Phi6, 파포바이러스 SV-40, 아데노바이러스, 소포성 구내염 바이러스, SARS 코로나바이러스, 바큘로바이러스, 그리고 고양이 감염성 복막염 바이러스18, 19, 20, 21, 22와 같은 바이러스에서 관찰되었습니다. 그 메커니즘에는 구리와 은 이온의 방출, 그리고 바이러스 단백질과 반응하여 핵산 23,24,25,26,27,28,29,30을 산화하는 활성 산소종(ROS)의 생성이 포함됩니다.

이 연구를 위해 Sofieva 등(2022)이 제시한 이전 챔버 구성을 기반으로 하여 조절 가능한 에어로졸 및 바이러스 샘플링 특성을 가진 에어로졸 필터 시험 챔버가 개발되었습니다(그림 1 및 보충 그림 1 참조)31. 적응된 챔버는 폐쇄형 시스템으로 설계되었으며, 병원성 호흡기 질환 유발 바이러스 모델 바이러스를 필터에 의해 영향을 받고, 코팅된 필터와 코팅되지 않은 필터의 항바이러스 효율을 평가합니다. 외피 박테리오파지인 Phi6는 바이러스 에어로졸 연구에 적합한 잘 연구되고 널리 사용되는 모델이기 때문에 호흡기 바이러스의 대리균으로 선정되었습니다. Phi6는 인간에게 병원성이 없고 생물안전 레벨 1(BSL-1)으로 분류되어, 기관 안전 지침에 따라 생물안전 레벨 2(BSL-2) 실험실 환경에서 항바이러스 코팅을 안전하고 실용적으로 평가할 수 있게 합니다. 더불어, Phi6는 중증급성 호흡기 증후군 코로나바이러스 1, 2(SARS-CoV-1 및 SARS-CoV-2)와 같은 호흡기 질환을 일으키는 폐쇄형 바이러스와 구조적 유사성을 공유합니다. 지질 외피는 또한 건조 및 화학적 불활성화에 대한 특이한 민감도를 부여하여, 감싸진 병원체에 대한 항균 표면 코팅 및 여과 시스템의 효능을 평가하는 대표적인 모델을 제공합니다32,33,34,35,36,37,38,39.

본 연구의 목적은 먼저 구리와 은을 포함한 선택된 필터 코팅 재료의 항바이러스 효능을 Phi6 박테리오파지로 표면 시험하여 공기 여과에 사용하기 전에 분석하는 것이었습니다. 이후 이 구리 및 은 기반 표면 처리 재료들을 공기 전반 필터에서 평가하여 공기 중 바이러스에 대한 여과 및 제거 특성을 향상시키는 능력을 평가했습니다.

프로토콜

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바이러스, 균주, 성장 배지, 감염성 바이러스 수
박테리오파지 Phi6는 원래 Dr. Anne K. Vidaver가 연구팀에 제공했으며, Pseudomonas syringae pv를 사용해 증식되었습니다. 위상골라 HB10Y가 숙주 박테리아입니다. 숙주는 22°C의 루리아-베르타니(LB) 배지에서 배양되었습니다. Phi6 한천 스톡은 Bamford 등(1995)41의 프로토콜에 따라 냉동 물질로부터 연속 희석을 통해 제조되었으며, 표면 생존 가능성 분석과 바이러스 정제에 모두 사용되었습니다.

Phi6의 정제 및 농축은 Bamford 등(1995)이 개발한 프로토콜에 따라 수행되었습니다. 결과된 현탁액은 1 mM 염화마그네슘(MgCl₂)을 함유한 20 mM 인산칼륨(K₃PO₄) 버퍼에 희석되어 pH 7.2로 조절하여 최종 5 ×10 10–10 11 플라크 형성 단위/밀리리터(PFU/mL)를 얻었습니다. 이 준비된 서스펜션은 이후 에어로졸 생성 실험에 사용되었습니다.

감염성 바이러스 입자의 열거는 박테리오파지(Phi6)에 최적화된 표준 이중층 한천 상색 플라크 분석법을 사용하여 수행되었습니다. 간단히 말해, 각 바이러스 또는 대조군 샘플에 대해 LB 배지에서 첫 번째 연속 희석을 준비한 후, 각 희석액 100 μL, 숙주 박테리아 현탁액 200 μL, 연성 한천 3 mL를 첨가했습니다. 연성 한천 혼합물은 LB 한천 플레이트 위에 겹쳐졌고, 플레이트는 22°C에서 하룻밤 배양되었습니다. 플라크를 계수한 후 PFU/mL 수를 (플라크 × 희석 인자) / 도금된 부피로 계산했습니다.

qRT-PCR 분석
정량적 역전사 실시간 중합효소 연쇄반응(qRT-PCR)을 위한 샘플 준비는 Gregorova 등(2022)의 프로토콜을 따랐다. P2 및 P8 RNA의 표준 곡선은 5 μL당 102 에서 109 분자까지 10배 희석 연속을 사용하여 생성되었습니다. 각 희석은 실험 샘플과 동일하게 처리되었으며, 클로로포름 첨가, 소용돌이, 22 °C에서 10000 × g 에서 1분간 원심분리, 사이클링(사이클 및 프라이머 정보는 보충표 1 및 보충표 2에 있음)이 포함되었습니다. 음성 대조군은 RNA 템플릿 대신 5 μL 초순수수를 대체하여 준비하였다. qRT-PCR 데이터는 특정 설계 및 분석 소프트웨어( 재료표 참조)를 사용하여 분석되었습니다.

에어로졸 챔버 설치
바이러스 에어로졸화 및 필터 검사를 위해 맞춤형 오토클레이버 에어로졸 챔버가 개발되었으며, 이는 이전에 설명한 시스템31을 모델로 했습니다. 실험실은 원통형 유리 본체와 일치하는 뚜껑, 내부 금속 비계, 그리고 기밀 밀봉을 보장하기 위한 절연 가스켓으로 구성되었다(재료 표 및 보조 그림 1 참조).

전체 연구 환경, 챔버를 포함한 모 습은 그림 1에 나와 있습니다. 바이러스 에어로졸의 안정적이고 재현 가능한 입력을 보장하기 위해 네뷸라이저가 공기 펌프와 함께 사용되었습니다(재료 표 참조).

챔버 내에서 네뷸라이저는 분당 8리터의 에어로졸 흐름을 생성했습니다. 이 유량의 약 4분의 3은 HEPA 필터를 통해 배기구로 전달되었고, 나머지 4분의 1(2 L/min)은 챔버로 유입되었습니다. 이 분할은 장시간 측정 시 습도를 줄이기 위해 설계되었습니다. 에어로졸은 금속 깔때기를 통해 챔버에 주입되었으며, 이 깔때기가 필터 또는 프리필터 표면으로 흐름을 유도했습니다.

에어로졸 실험은 생물학적 안전 캐비닛 내에서 수행되었습니다. 챔버를 통과한 후, 공기 흐름은 DESCATOR에서 제습되어 HEPA 필터와 유량계를 과도한 습기로부터 보호했습니다. 외부 펌프가 공기 흐름을 추가로 지원하여 시스템 내에 음압을 형성하고 배출구를 통한 효율적인 배기를 보장했습니다.

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그림 1: 실험용 에어로졸 챔버 및 샘플 수집 도식. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하세요.

연구 설계
본 연구는 표 1, 보충표 3, 보충표 4 (재료표 참조)에 나열된 코팅 및 필터/프리필터 재료의 항바이러스 특성을 평가하 였습니다. 조사는 표면 시험과 에어로졸 챔버 내 사전 필터 시험 두 단계로 진행되었습니다.

표면 시험에서는 모든 코팅 재료가 먼저 평평한 시험 조각 위에서 평가되어 항바이러스 활성을 평가했습니다. 코팅된 시험 조각은 Clean Touch Medical LTD(표 1 및 재료표)에서 제공했습니다. 모든 코팅은 독점 매트릭스에 내장된 구리 및/또는 은 활성 성분을 기반으로 하며; 제형별 차이는 주로 금속 조성, 농도, 표면 적합성(예: 평평한 표면과 다공성 필터)에 관련되어 있습니다(보충표 3).

에어로졸 챔버에서의 프리필터 테스트: 사용 가능한 코팅 중 연구에서 프리필터에 적용할 수 있는 코팅은 구리 및 은 기반 코팅 VS-B뿐이었습니다. 따라서 VS-B로 처리된 프리필터는 에어로졸 챔버에서 검사되어 에어로졸 노출 조건에서 항바이러스 성능을 평가했습니다. 연구에 사용된 모든 필터 및 프리필터의 사진은 보조 그림 2에 제공되어 있습니다.

항바이러스 효능은 두 가지 보완 방법으로 정량화되었습니다: 감염성 바이러스 입자 수를 측정하는 플라크 분석('바이러스, 균주, 성장 배지 및 감염성 바이러스 수' 섹션 참조)과 바이러스 게놈 복제본 수를 결정하는 정량적 PCR(qPCR)입니다('qRT-PCR 분석' 섹션 참조).

필터와 프리필터필터는 제공코팅
(모두 클린 터치 메디컬에서 제공)
폴리에스터 프리필터 FMR-5, 코팅되지 않은 (FMR-5)M-필터 LTD실험용 구리 기반 표면 에이전트 A6 (A6)
실험용 구리 기반 표면 작용제 B4 (B4)
구리와 은 표면 에이전트 바이러스 안전 (VS)
구리와 은의 표면 약제 바이러스 안전 B (VS B)
폴리에스터 프리필터 FMR-5, VS 로 코팅된 FMR-5
폴리에스터 프리필터 S-11, 코팅되지 않은 (S-11)
폴리에스터 프리필터 S-11, VS B 코팅 (S-11 VS B)
이중 층 유리섬유 필터 GF-2, 코팅되지 않음, (HEPA형 필터) (GF-2)
불프렌 프리필터 BP-6, 6mm, 코팅 없음 (BP-6)클린 터치 메디컬 LTD
Bulpren 프리필터 BP-6, 6mm, VS B 코팅 (BP-6 대 B)

표 1: 본 연구에서 사용된 필터 및 표면 코팅.

항바이러스 표면 코팅의 효율성
다양한 코팅 재료에서 바이러스 감염성의 지속성을 평가하기 위한 표면 생존 가능성 분석법이 개발되었습니다. 간단히 20μL Phi6 스톡("바이러스, 균주, 성장 배지 및 감염성 바이러스 수" 섹션 참조)을 코팅된 시험 조각에 피펫팅하여 멸균 유리 삼각형을 사용해 2cm× 2cm 공간에 고르게 발랐습니다. 샘플은 22°C의 생물안전 캐비닛에서 1분, 5분, 1시간, 3시간 동안 배양되었습니다.

바이러스는 180 μL의 신선한 LB 육수를 표면에 첨가하고 반복 피펫팅으로 세척하여 회수했습니다. 플라스틱 페트리 접시가 제어면 역할을 했습니다. 모든 실험은 22 °C에서 수행되었다. 감염성 바이러스 입자의 수는 플라크 분석41을 사용하여 정량화되었습니다.

VS-B의 항바이러스 코팅이 필터/사전 필터 효과에 미치는 영향
바이러스 수집 및 여과 효율 시험은 20 mM HEPES 완충제(pH 7.2)가 포함된 페트리 접시를 이용한 임핑션 방법이나 전면 유리 소용돌이 임핑거(이하 '임핑거'; 재료표 참조)를 사용하여 수행되었습니다. 임팩션 샘플링을 위해 입자 침착을 극대화하기 위해 필터 바로 아래에 페트리 접시를 배치했습니다(그림 1). 3개월간 사용된 GF-2 필터 실험에서는 감도를 높이기 위해 페트리 접시 대신 임핑거가 사용되었습니다. 임핑저는 세 개의 노즐을 갖춘 유리 장치로, 공기 샘플링을 위해 외부 펌프가 필요합니다. 노즐을 통한 공기 흐름은 수집액이 내벽을 따라 소용돌이치는 움직임을 만들어내어 부드러운 입자 제거를 용이하게 합니다. 이 구성에서는 필터를 통한 공기 흐름이 분당 2리터로 유지되었고, 챔버를 나올 때 추가 밸브를 통해 총 공기 유입량이 분당 10리터로 증가했습니다. 에어로졸은 20 mM HEPES 완충제(pH 7.2) 5 mL에 포집되었으며, 증발 완충액은 30분마다 보충되었습니다. 임핑거 실험에서는 페트리 접시와 불프렌 프리필터(공기 흐름 평형화에 사용됨; 보조 그림 1 과 보조 그림 2B)는 삭제되었습니다.

상세한 표본 추출 프로토콜은 표 2에 제시되어 있습니다. 바이러스 에어로졸은 20 mM HEPES 완충제(pH 7.2)가 들어 있는 페트리 접시에서 1mL의 현탁액을 회수하여 수집하였습니다. 이 중 800 μL은 qRT-PCR 분석에, 200 μL은 바이러스 적정에 사용되었습니다. 각 필터 또는 프리필터는 3회로 테스트되었으며, 각 챔버 실험 전후 15분 동안 필터/프리필터 없이 대조 실험이 수행되었습니다. 사전 실험 통제 후, 관심 있는 필터 또는 예비 필터가 챔버에 삽입되어 3시간 동안 작동한 후 필터/프리필터를 제거하고 실험 후 대조 운전이 진행되었습니다. qRT-PCR 및 바이러스 적정 샘플을 30분마다 수집하여 각 실험당 8개의 qRT-PCR과 8개의 적정 샘플을 얻었습니다. 임핑거 실험에서는 3시간 진행 종료 시 한 번만 적정 샘플을 채취했습니다. 각 qRT-PCR 샘플은 액체 질소에 급동 냉동되어 -80 °C에서 보관되어 추가 사용 후, 실험 직후 플라크 분석법으로 바이러스 적정 샘플을 처리했습니다. 네뷸라이저에 사용된 바이러스 용액은 각 실험 전후로 안정성을 모니터링하기 위해 용량 조절되었습니다.

세 가지 다른 프리필터인 BP-6, S-11, FMR-5와 GF-2 필터(표 1 및 보조 그림 2, 보조 표 4)가 VS-B로 코팅되었습니다. 프리필터는 다양한 구조 밀도의 합성 섬유 재료로 구성되었으며, 주로 거친 입자 제거와 공기 흐름 안정화를 위해 설계되었습니다. 반면 GF-2 필터는 HEPA 유형의 고성능 유리섬유 필터입니다. 코팅이 없는 프리필터와 필터가 없는 세팅을 에어로졸 챔버에서 비교하기 위해 테스트했습니다.

시간 지점설정샘플
방제0-15분필터/프리필터 없이, 20mL HEPES를 넣은 페트리 접시에적정을 위해 200 μl, qRT-PCR을 위해 800 μL 냉동
실험0-30분관심 있는 필터/프리필터, 20mL HEPES가 들어간 새 페트리 접시
30-60분관심 있는 필터/프리필터, 같은 페트리 접시에 19mL HEPES가 들어간 상태입니다
60-90분관심 있는 필터/프리필터, 같은 페트리 접시에 18mL HEPES가 들어간 상태입니다
90-120분관심 있는 필터/프리필터, 같은 페트리 접시에 17mL HEPES가 들어간 상태입니다
120-150분관심 있는 필터/프리필터, 같은 페트리 접시에 16mL HEPES가 들어간 상태입니다
150-180분관심 있는 필터/프리필터, 같은 페트리 접시에 15mL HEPES가 들어간 상태입니다
방제0-15분필터/프리필터 없음, 20mL HEPES가 들어간 새 페트리 접시

표 2: 샘플 채취 연대표.

항바이러스 코팅이 사용한 필터에 미치는 영향 VS
구리-은 표면 제제인 Viral Safe(VS)로 코팅된 HEPA형 GF-2 필터에 대한 항바이러스 효과의 내구성은 감염성 바이러스 수와 바이러스 게놈 복제 수를 기반으로 3개월간 사용된 필터의 여과 효율을 측정하여 평가하였습니다. 이 실험들을 위해 HEPA 필터와 활성탄층이 장착된 네 대의 공기청정기(재료 표 참조)가 사용되었습니다. 필터는 수집 및 분석 전에 두 개의 레스토랑에서 3개월간 작동되었는데, 하나는 고급 레스토랑이었고, 다른 하나는 공장 직원 식당이었습니다(자세한 내용은 보충 그림 3 및 보 충 그림 4 참조). 이 필터들의 성능은 깨끗하고 코팅되지 않은 GF-2 필터와 비교되었습니다.

챔버 테스트 전, 사용한 필터는 공기청정기 금속 케이지에서 분리되어 펼친 후 적절한 크기의 조각으로 잘라 층류 후드 내부의 에어로졸 챔버에 설치하여 생물안전을 보장하고 교차 오염을 최소화했습니다. 고급 레스토랑과 직원 카페테리아에서 채취한 GF-2 필터는 "연구 설계" 섹션에서 설명된 실험 환경에서 수정된 5mL 임핑거를 사용해 에어로졸 수집을 위해 테스트되었습니다.

항바이러스 효율성 외에도 필터의 물리적 표면 특성도 평가되었습니다. 지성은 50 μL 유채기름 방울을 적용하여 평가했으며, 소수성은 50 μL 크기의 탈이온수 방울을 절단된 필터 스트립에 적용하여 측정했습니다. 접촉각은 Xiao와 Wiesner(2012)45의 절차에 따라 사진으로 기록되었다. 리치너 등(2006)이 설명한 수방 침투 시간(WDPT) 측정을 사용하여 수분 투입 시간을 정량화했으며, 모든 값이 7200 초46을 초과하였습니다.

통계 분석
표준화된 통계 소프트웨어( 재료표 참조)를 사용하여 시험 코팅 재료와 필터 간 관찰된 변동의 유의성을 평가하기 위해 통계 분석이 수행되었습니다. 모든 실험에 대해 통계 분석은 두 단계로 진행되었는데, Kruskal-Wallis H 검정과 Games-Howell 사후 검정입니다. 크루스칼-월리스 H 검정을 사용하여 유의미한 차이가 관찰되었는지를 평가했으며, 표본 유형 간 구체적 변동은 Games-Howell 사후 검정과의 다중 평균 비교를 통해 결정되었습니다.

코팅 효율 시험은 시작 농도에 비해 1분과 5분 동안 감염성 바이러스 농도가 감소한 현상을 비교하여 통계적으로 분석되었습니다. 필터에 코팅을 사용하는 목적상, 우리는 테스트 시작 몇 분 내에 대조군과 비교해 바이러스 생존 가능성에서 통계적으로 유의미한 편차가 있는지 탐색했습니다.

각 시점별로 30분, 60분, 90분, 120분, 150분, 180분 각각에 대해 코팅 유무 전처리기의 감염 수와 qPCR 결과 차이를 통계적으로 분석하였다. 데이터는 프리필터 유형과 프리필터 표면의 코팅 유무에 따라 그룹화되었습니다. 마찬가지로, 사용된 GF-2 필터의 결과를 바이러스 비활성화 및 여과 효율성에 대해 위치와 필터 표면의 코팅 여부별로 데이터를 그룹화하여 평가했습니다.

결과

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항바이러스 표면 코팅의 효율성
표면 생존 가능성 분석은 모든 시험 코팅 재료가 항바이러스 특성을 가지며, VS 코팅이 가장 느린 바이러스 불활성화 속도를 보였음을 확인했습니다(그림 2A). 통계 분석 결과, 각 코팅 및 대조군의 시작 농도에 비해 1분과 5분 시점에서 감염성 바이러스 농도가 유의미하게 감소함을 확인했습니다(p < 0.001, 그림 2B, 보충표 5). 실험용 구리 기반 표면 코팅 B4는 가장 빠른 감소를 달성하여 5분 이내에 감염성 바이러스 수를 최대 3자릿수 감소시켰고, 15분 후에는 바이러스가 검출되지 않게 되었습니다(검출 한계: 100 PFU/mL). 다른 코팅인 A6와 VS-B도 각각 25분 이내에 Phi6를 완전히 비활성화시켰습니다(그림 2A).

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그림 2: 표면 코팅이 바이러스 감염성에 미치는 항바이러스 효과. (A) 시간에 따른 감염 입자의 손실. (B) 감염성 바이러스 입자 손실 비율과 0분 시점의 비율. 코팅 사양은 표 1 과 보충표 3에 나와 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭해 주세요.

대조군과 비교했을 때, 첫 5분 동안 A6 코팅으로 바이러스 비활성화가 가장 효율적이었으며(p = 0.006 1분 시 p = 0.012, 보충표 6), 그 뒤를 VS 코팅(p = 0.001 1분 및 p = 0.017, 보충표 6)이 뒤를 이었습니다. 코팅 B4는 1분 시점에서 대조군에 비해 비활성화율이 감소했으나(p = 0.001, 보충표 6), 5분 시점에서는 대조군과 유의미한 차이가 없었다(p > 0.05, 보충표 6). 장기간에 걸쳐 VS-B는 B4와 A6와 유사한 바이러스 불활성화 증가를 보였습니다. 통계 분석의 상세 결과는 보충표 6에 제공되어 있습니다.

VS-B의 항바이러스 코팅이 필터/사전 필터 효과에 미치는 영향
실험 결과, 연구된 세 가지 전처리 필터인 BP-6, S-11, FMR-5 모두 무필터 구성에 비해 통과하는 감염성 바이러스 수를 1.5배에서 2.0배 정도 유의하게 줄이는 데 동등하게 효과적임이 나타났다(그림 3A, 보충표 7). GF-2 필터는 바이러스 부하를 최소 6자릿수 정도 낮췄으며, 검출 한계 내에서 감염성 Phi6 바이러스 플라크는 검출되지 않았습니다( 그림 3A에서 검출되지 않은 데이터(*)로 표시됨).

VS-B 코팅은 감염성 바이러스 여과 효과에 유의미한 영향을 미치지 않았습니다(그림 3B). S-11과 FMR-5 프리필터의 경우, 코팅된 전처리기와 코팅되지 않은 전처리기를 통과하는 감염성 바이러스 수의 차이가 표준편차(SD) 내에 있었으며, 이는 차이가 미미함을 나타냅니다(보충표 8). 놀랍게도, 코팅되지 않은 프리필터 BP-6가 첫 90분 동안 코팅된 BP-6 프리필터보다 더 좋은 성능을 보였습니다. 그러나 코팅된 프리필터와 코팅되지 않은 프리필터 간의 차이는 통계적으로 유의하지 않음이 입증되었습니다(p > 0.05, 보충표 8).

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그림 3: 임팩션 플레이트에 표시된 네뷸화된 Phi6 바이러스의 평균 감염 바이러스 농도. (A) GF-2 필터, 무필터 설정, 프리필터 프리필터의 경우. (B) 프리필터 전용. 오류 바는 표준편차(SD)를 나타내며, 필터 유형은 표 1에 나열되어 있습니다. VS-B는 코팅된 필터를 의미합니다. GF-2 필터 데이터는 검출 한계 이하로 나왔으며, 점선으로 표시됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭해 주세요.

qRT-PCR 실험 결과는 프리필터가 프리필터를 통과하는 바이러스의 유전체 복사 수를 최대 두 자릿수 감소시킨 반면, GF-2 필터는 무필터 구성에 비해 최대 4자릿수 감소를 보였다(그림 4A, 보충표 9). 처음 30분 동안은 프리필터와 무필터 설정 간 차이가 작았으나, 60분 시점부터는 프리필터가 기계적 필터링 효율이 향상되었습니다(그림 4A, 보충표 10). VS-B 코팅은 필터를 통과하는 바이러스 게놈 복제 수에 영향을 미치지 않았습니다(그림 4B). 게놈 복제 수 차이는 표준편차 내에 속했습니다(p > 0.05, 보충표 10).

figure-results-3
그림 4: 안복판에서 뷜화된 Phi6 바이러스의 평균 유전체 복제 농도. (A) GF-2 필터, 무필터 설치, 그리고 프리필터에 대해. (B) 프리필터 전용. 오류 바는 표준편차(SD)를 나타내며, 필터 유형은 표 1에 나열되어 있습니다. VS-B는 코팅된 필터를 의미합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭해 주세요.

그림 3 과 그림 4 는 감염성 바이러스 수(PFU/mL)가 필터를 통과하는 바이러스 전체 유전체 복사본 수와 비교했을 때 약 두 자릿수 정도 적으며, 필터가 없을 때는 약 한 자릿수 정도 적음임을 보여줍니다. 이는 부드러운 공기 흐름이 있더라도 여과가 바이러스 입자에 기계적 파괴를 일으켜 감염성 상실로 이어질 수 있음을 시사합니다.

실험 공기 흐름(분당 2L)과 추정 필터 표면적(~20 cm2)을 기준으로 면속은 약 0.01–0.02 m/s였습니다. 섬유 필터의 일반적인 공극성 값은 재료와 적재 밀도에 따라 약 0.7에서 0.98 사이이며, 유리섬유 HEPA 유형 필터는 일반적으로 개방형 합성 프리필터(~0.85–0.98)보다 낮은 공극도를 보입니다(~0.85–0.98)47,48. 필터 공극성과 내부 유동 조건을 고려할 때, 필터 매트릭스 내 간층 속도는 표면 속도보다 약간 높을 것으로 추정되었습니다(0.02–0.03 m/s). 필터 두께와 토어시티 계수(1.2–2.0)를 고려하면, 필터 구조 내 에어로졸 입자의 유효 체류 시간은 약 0.03에서 0.4초 사이로 추정되었습니다. 이러한 초도 안 되는 상호작용 시간은 바이러스-표면 접촉이 매우 일시적이어서 단일 통과 여과 중 항바이러스 코팅의 기여를 제한함을 나타냅니다.

항바이러스 코팅이 사용한 필터에 미치는 영향 VS
두 곳의 식당에서 3개월간 공기청정기에 사용된 코팅 및 코팅되지 않은 GF-2 필터(보조 그림 3 및 보완 그림 4)의 여과 능력이 연구되었습니다. 동일한 실험 조건 하에서, 사용하지 않고 코팅되지 않은(대조) 필터가 감염성 바이러스의 1.23 × 102 PFU/mL를 통과했습니다. 고급 레스토랑과 직원 카페테리아에서 사용한 코팅되지 않은 필터는 각각 감염성 바이러스의 ~3 PFU/mL와 2.3 × 101 PFU/mL를 배출했습니다. 반면, 고급 레스토랑과 직원 카페테리아에서 사용된 VS 코팅 필터는 각각 5.3 ×1 PFU/mL, 4.6 ×1 1 PFU/mL의 감염성 바이러스를 배출했습니다(그림 5). 감염성 바이러스 수에서 통계적으로 유의미한 차이가 관찰되었으며, 3개월 사용 후 코팅되지 않은 GF-2 필터가 가장 뚜렷한 감소를 보였습니다(그림 5; χ2(2) = 11.432, p = 0.022, 보충표 11). 코팅된 3개월 된 GF-2 필터를 사용한 결과는 사용하지 않은 코팅되지 않은 GF-2 필터와 유사한 결과를 제공했으며, p > 0.05(보충표 12).

figure-results-4
그림 5: 3개월 된 사용된 필터 검사 후 감염성 바이러스 농도. 각 데이터 포인트는 세 번의 실험 평균과 세 번의 반복에 걸친 계산된 표준편차를 나타냅니다. VS = 구리 및 은 표면 에이전트 바이러스 안전; GF-2 = 이중 층 유리섬유 필터 GF-2, 코팅되지 않은 (HEPA형 필터); 상자들은 평균 95% 신뢰구간을 나타내며, 이는 하한 신뢰구간과 상한 신뢰구간의 검은 선입니다. 오류 막대는 각 필터 유형별 표준편차(SD)를 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭해 주세요.

사용, 미사용, 코팅, 비코팅 필터의 qRT-PCR 결과는 그림 6에 제시되어 있습니다. 사용하지 않고 코팅되지 않은 대조군 필터의 qRT-PCR 데이터는 2.7 × 103 복제본 /mL 바이러스 게놈 복사본을 나타냈습니다. 고급 레스토랑과 직원 카페테리아에서 사용한 코팅되지 않은 필터 데이터는 각각 3.6 ×10 2 복제/mL, 2.4 × 103 복제본/mL를 보였으며, 고급 레스토랑과 직원 카페테리아에서 사용된 VS 코팅 필터는 각각 2.8 ×10 3 복제/mL와 4.6 × 103 복제/mL를 보였습니다(그림 6). 고급 레스토랑에서 사용한 코팅되지 않은 GF-2 필터는 직원 식당의 코팅되지 않은 필터(p = 0.012), 고급 레스토랑에서 코팅된 VS(p < 0.001), 직원 카페테리아의 VS 코팅 필터(p = 0.005)에 비해 바이러스 게놈 복제 수치를 줄이는 데 훨씬 효율적이었습니다(보충표 13 및 보충표 14). 그러나 미사용, 코팅되지 않은 GF-2 필터와 비교했을 때, 고급 레스토랑에서 사용된 코팅되지 않은 GF-2 필터는 통계적으로 유의미한 차이를 보이지 않았습니다(p>0.05). 상세한 통계 분석 결과는 보충 표 14에 제시되어 있습니다.

figure-results-5
그림 6: 3개월 된 사용 필터를 검사한 후 바이러스 게놈 복사본 수치의 농도. 각 데이터 포인트는 세 개의 실험의 평균과 계산된 표준편차를 나타냅니다. VS = 구리 및 은 표면 에이전트 바이러스 안전; GF-2 = 이중 층 유리섬유 필터 GF-2, 코팅되지 않은 (HEPA형 필터); 상자들은 평균 95% 신뢰구간을 나타내며, 이는 하한 신뢰구간과 상한 신뢰구간의 검은 선입니다. 오류 막대는 각 필터 유형별 표준편차(SD)를 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭해 주세요.

필터 성능의 차이를 명확히 하기 위해 소수성 및 지용성 테스트를 수행하였습니다. 고급 레스토랑과 직원 식당에서 사용된 모든 필터는 양쪽 표면(내측—입구를 향하는 쪽, 바깥쪽—나가는 기류를 향한)에서 높은 소수성을 보였으며, 사진(사진에는 나타나지 않음)에 포착된 수방울의 초기 접촉각이 일관되게 120도를 넘었습니다. 수방울 침투 시간(WDPT) 측정은 강력한 방수 특성을 보여주었으며, 모든 값이 7200초를 초과했습니다. 반복 시험 간 변동성은 필터 종류 간 변동보다 컸으며, 이는 사용된 필터의 기계적 교란 때문일 가능성이 있습니다. 따라서 이 방법들을 사용한 필터들 간에 유의미한 차이는 발견되지 않았습니다.

지성은 유채 기름 방울을 필터 표면에 적용하여 평가했습니다. 코팅되지 않은 필터는 일관되게 낮은 지독성을 보였으며, 검사 내내 방울 접촉각이 120도 이상으로 유지되었습니다. 반면, Viral Safe 코팅 필터는 적용 후 60초 후 약 30도 미만의 각도로 빠르게 확산되는 비말 확산을 보였습니다(보조 그림 5). 이러한 지속성 증가가 코팅 자체에서 비롯된 것인지, 아니면 도포 과정에서 비롯된 것인지는 아직 불분명하다.

데이터 이용 가능
이 연구 결과를 뒷받침하는 원시 데이터는 보충 파일 1에서 확인할 수 있습니다.

보조 그림 1: 맞춤 제작된 에어로졸 챔버와 그 구성 요소.이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭해 주세요.

보조 그림 2: 필터, 프리필터, 코팅 사진. (A) 폴리에스터 FMR-5 프리필터, (B) 불프렌 BP-6 프리필터, (C) 폴리에스터 S-11 프리필터, (D) 이중층 유리섬유 GF-2 필터. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭해 주세요.

보충 그림 3: 공기청정기가 사용된 고급 레스토랑 룸의 배치(재료표 참조)는 파란색 직사각형으로 표시되어 있습니다. 노란 직사각형이 테이블을 표시하고, 어두운 회색 직사각형이 문을 표시합니다. 격자 내 한 칸은 1 m2를 나타냅니다. 방 크기 ~60 m2. 하루에 약 30명의 손님이 방문합니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭해 주세요.

보조 그림 4: 제과공장, 직원 카페테리아, 공기청정기가 사용된 곳(재료표 참조)의 배치, 파란색 직사각형으로 표시됨. 노란색 사각형은 테이블을 표시하고, 짙은 회색 사각형은 문을 표시하며, 회색 사각형은 셀프 서비스 테이블을, 검은색 사각형은 지지 기둥을 표시합니다. 격자 내 한 칸은 1 m2를 나타냅니다. 방 크기 ~160 m2. 하루에 약 20-50명의 손님이 방문합니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭해 주세요.

보조 그림 5: 식당 테스트에 사용된 GF-2 필터 표면에 부착된 유채씨유 방울(50 μL). Viral Safe(VS) 코팅으로 덮인 필터(1–5)는 코팅되지 않은 필터(1, 6–7)보다 지질 기피 효과가 현저히 낮았습니다. 방울 도포 후 60초 후 40배 배율로 조제 현미경의 사진을 안구로 촬영했습니다. "In"은 기류가 들어오는 필터 면을 의미하며; "아웃"은 공기가 나가는 쪽을 의미합니다. VS-B 코팅은 외부에 있습니다. 1은 고급 레스토랑에서 사용된 오래된 필터를 의미합니다; 2번과 3번은 고급 레스토랑에서 사용된 VS-B 코팅 필터였으며; 4번과 5번은 직원 식당에서 사용된 VS-B 코팅 필터였으며; 6번과 7번은 직원 식당에서 사용된 코팅되지 않은 필터였습니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭해 주세요.

보조 표 1: qRT-PCR 주기 정보. 뚜껑 온도 105 °C, 45 사이클, 데이터 수집은 62 °C 단계에서 진행됩니다. Gregorova 외 43에서 각색함. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭해 주세요.

보조 표 2: qRT-PCR 프라이머 정보. Gregorova 외 43에서 각색함. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭해 주세요.

보충 표 3: 본 연구에 사용된 코팅 재료에 대한 상세한 설명. 코팅의 정확한 화학 조성은 제조사(Clean Touch Medical Ltd.)에 독점적으로 적용됩니다. 설명은 기능 분류와 알려진 활성 성분(구리 및/또는 은)을 기반으로 합니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭해 주세요.

보충 표 4: 이 연구에 사용된 필터 재료에 대한 상세한 설명. 상업용 프리필터의 정확한 재료 조성은 제조사에 의해 완전히 공개되지 않습니다; 설명은 HVAC 여과 시스템에 사용되는 일반적인 재료와 관찰된 구조적 특성을 기반으로 합니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭해 주세요.

보충 표 5: 시험 통계: 항바이러스 표면 코팅에 걸친 바이러스 감염성에 대한 크루스칼-월리스 분석. 그룹화 변수는 코팅 유형입니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭해 주세요.

보충 표 6: Games-Howell 1분 및 5분 시점에서 코팅 간 바이러스 감염성 통계적으로 유의한 차이 다중 비교 사후 검사 결과. 통계적 유의성은 표의 첫 두 패널에서 1분과 5분 시점에서 예로 표시됩니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭해 주세요.

보충 표 7: 검사 통계: 필터 유형과 무필터 조건에 따른 바이러스 감염성에 대한 크루스칼–월리스 분석. 그룹화 변수는 필터 타입입니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭해 주세요.

보충 표 8: Games-Howell 사후 검사에 따른 30분, 60분, 90분, 90분, 120분, 150분, 180분 시점에서 사전 필터와 무필터 설정 간 바이러스 감염성 다중 비교 검사 결과.이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭해 주세요.

보충 표 9: 시험 통계: Kruskal–Wallis 검사 결과, 프리필터 유형, GF-2 필터, 무필터 설정 간 바이러스 복제수 차이를 평가함. 그룹화 변수는 필터 타입입니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭해 주세요.

보충 표 10: Games-Howell 사후 검사에 따른 30분, 60분, 90분, 120분, 150분, 180분 시점에서 프리필터, GF-2 필터, 무필터 설정 간 바이러스 복사 수 다중 비교 테스트 결과.이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭해 주세요.

보조 표 11: 검사 통계: 사용하지 않는 GF-2 필터와 식당에서 사용하는 필터 간 바이러스 감염도를 비교한 Kruskal–Wallis 검사 결과. 그룹화 변수는 필터 타입입니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭해 주세요.

보충표 12: Games-Howell에 따른 사전 필터와 무필터 설정 간 바이러스 감염성 다중 비교 검사 결과.이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭해 주세요.

보충 표 13: 프리필터 유형, GF-2 필터, 무필터 설정 간 바이러스 복제수 비교 크루스칼-월리스 테스트 결과. 그룹화 변수는 필터 타입입니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭해 주세요.

보충 표 14: Games-Howell 사후 검사에 따른 사전 필터, GF-2 필터, 무필터 설정 간 바이러스 복사 수 다중 비교 테스트 결과.이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭해 주세요.

보충 파일 1: 이 연구의 원시 데이터.이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭해 주세요.

토론

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

본 연구에서는 미생물 에어로졸 챔버에서 항바이러스 필터 및 프리필터 표면 코팅의 효율을 평가하는 프로토콜을 제시합니다. 생산된 챔버는 무균 분석에 적합한 제어되고 밀폐된 시스템을 제공하며, 이전에 설명한 챔버31, 50, 51에 비해 고작 세척 가능하고, 휴대가 가능하며, 투명하고 소규모(3L)입니다.

본 연구에서 테스트된 모든 코팅 재료는 항바이러스 활성을 가진 것으로 확인되었으며(그림 2A), 실험용 구리 기반 표면 코팅 B4가 가장 높은 효능을 보여 10분 이내에 바이러스 감염성을 검출 한계 이하로 감소시켰습니다. 구리 기반 코팅 A6가 뒤를 이어 25분 만에 바이러스 완전 비활성화를 달성했습니다(그림 2A). 이 결과들은 구리와 은의 항바이러스 특성에 관한 이전 보고서들과 일치합니다 17,18,20,21,22,52. 비말 건조 직전 첫 5분 동안 바이러스 비활성화가 관찰되지 않아, 감염성 초기 감소는 코팅 자체보다는 건조 때문임을 시사한다(대조군, 그림 2A, 그림 2B)36. 코팅 B4와 A6는 VS 및 VS-B 코팅에 비해 더 빠른 비활성화 속도를 보였으며, VS-B는 검출 한계에 도달하는 데 최대 60분이 걸렸습니다(그림 2A). B4 및 A6 코팅이 적용된 프리필터는 제공되지 않았으며; 따라서 VS-B는 이후 필터 에어로졸 실험에 선택되었습니다.

이 연구 결과는 HEPA 필터와 프리필터가 항바이러스 코팅이 없어도 통과하는 바이러스 수를 효과적으로 줄인다는 점을 강조합니다. 여과 과정에서 에어로졸화된 바이러스에 가해지는 기계적 스트레스는 바이러스 감염률을 1.0–2.0 로그 감소시켰습니다(~8 ×10 5 – 1 × 107 PFU/mL에서 ~5 × 104 – 105로 감소, 그림 3A). 이 감소는 모든 사전 필터 검사에서 일관되게 관찰되었으며, 이전 결과인 50, 53, 54를 뒷받침하였습니다. GF-2 HEPA형 필터는 바이러스 감염성 손실이 더 컸으며, 감도 한계 내에 감염성 입자가 검출되지 않았습니다(그림 3A). 전체 유전체 복제본 수에 비해 감염성이 낮다는 점은 여과가 바이러스 입자에 기계적 손상을 가한다는 것을 시사하며, 특히 포위형 Phi6 바이러스에서 이 현상이 두드러진다. 외피 바이러스는 기계적 교란에 더 취약하기 때문에, 비외막 바이러스의 경우 이 차이가 더 작을 수 있습니다55.

에어로졸 시험에서는 코팅이 프리필터의 여과 성능에 통계적으로 유의미한 영향을 미치지 않았습니다. 이는 코팅과 필터를 통과하는 바이러스 간의 접촉이 제한적임을 반영하는 것으로 보이며, 코팅된 프리필터와 코팅되지 않은 프리필터 모두에서 유사한 결과를 낳았기 때문입니다(그림 3B, 그림 4B). 계산된 서브초 체류 시간은 실제 공기 흐름 조건에서 효과적이려면 항바이러스 비활성화 동역학이 매우 빠른 시간 척도로 이루어져야 함을 시사합니다. 또한, 우리 결과는 시험된 코팅이 구리 이온이 음전하를 띤 생체 분자에 대해 가진 정전기적 친화성을 보이지 않는다는 것을 시사하는데, 그렇지 않으면 바이러스가 필터로 유인되어 통과도를 줄일 수 있기 때문입니다56. 따라서 프리필터 코팅의 주요 이점은 기계적 여과 효율 향상보다는 표면 테스트에서 입증된 포획 후 자기 소독 특성에 있을 수 있습니다. 중요한 점은, 이 연구에서 수행된 실험들이 단일 통과 여과 조건을 나타내며, 에어로졸화된 입자가 필터와 단 한 번만 상호작용하는 경우를 의미한다는 것입니다. 이로 인해 체류 시간이 매우 짧고 바이러스와 표면 접촉이 제한되어 항바이러스 코팅의 관찰 가능한 효과를 줄일 가능성이 큽니다. 반면, 실제 공기 정화 시스템은 반복 공기 통과가 누적 접촉을 증가시키고 코팅 효과를 높일 수 있는 재순환 조건에서 일반적으로 작동합니다.

결과에 따르면, GF-2 필터는 고급 레스토랑과 직원 식당에서 공기청정기에서 3개월간 연속 사용 후 감염성 바이러스 제거 효과가 미사용 필터에 비해 향상되었습니다(보충 그림 3 및 보충 그림 4). 이러한 개선은 여러 요인에 기인할 수 있습니다. 첫째, 먼지와 기타 입자의 축적이 바이러스를 비활성화시키는 것으로 보고되었습니다57. 둘째, 실내 공기 오염물질의 점진적인 축적은 필터 구조를 밀도 있게 하여 일시적으로 효능을 높일 수 있습니다 57,58,59. 특히, 코팅의 존재는 바이러스 감염성이나 qRT-PCR 검출된 유전체 복사 수에 유의미한 영향을 미치지 않았습니다. 비감염성 바이러스 입자의 통과도 필터 코팅이나 사용과 관계없이 유사하여, GF-2 HEPA형 필터 및 프리필터의 여과 효율이 주로 기계적 특성을 반영함을 나타냅니다. 그럼에도 불구하고, GF-2 필터 표면에 필터링된 입자의 축적은 통과하는 감염성 바이러스 수를 두드러지게 줄이는 데 효과가 있었습니다(그림 5).

그림 5와 그림 6에서 관찰된 필터 성능 차이를 이해하기 위해 추가 테스트가 수행되었습니다. 모든 필터는 물방울에 노출되었을 때 강한 소수성을 보였으나, 오일 방울 검사에서는 VS 코팅 필터가 뚜렷한 지질친화성을 보였다. 이 변동의 근본 메커니즘은 아직 명확하지 않지만, 이 결과는 필터 연수나 사용 이력이 성능의 주요 결정 요인이 아닐 수 있음을 시사합니다. 대신, 표면 전처리의 종류가 필터의 물리적 특성을 변화시켜 바이러스 보유와 통과에 영향을 줄 수 있습니다. 이 결과들은 항바이러스 코팅이 기계적 여과 외에도 기능적 이점을 제공한다는 점을 시사하며, 특히 자가 소독 효과가 있어 사용 필터를 다루는 인력의 건강 위험을 줄일 수 있습니다.

이 프로토콜은 항바이러스 여과 평가를 위한 견고한 틀을 제공하지만, 여러 가지 한계를 고려해야 합니다. 첫째, 포막형 박테리오파지인 Phi6가 인간 호흡기 병원체의 대리균으로 사용되었습니다. Phi6는 코로나바이러스와 구조적, 화학적 유사성을 공유하지만, 환경 안정성과 표면 단백질의 차이가 정확한 비활성화 반응학에 영향을 미칠 수 있습니다. 둘째, 일부 코팅은 상당한 효능을 보였으나, 이 연구는 특정 에어로졸 조건에서 제한된 조성 세트만 평가했습니다; 향후 연구에서는 더 넓은 항균제의 범위를 확대해야 합니다. 마지막으로, 실험은 공기 흐름과 습도가 조절된 통제된 에어로졸 챔버 내에서 수행되었습니다. 이러한 조건들은 재현성을 보장하지만, 실제 실내 환경에서 볼 수 있는 복잡하고 난기류가 심한 공기 흐름과 변동하는 환경 매개변수를 완전히 재현하지는 못합니다.

전반적으로 본 연구는 GF-2 유리섬유 필터와 프리필터가 입자 밀도 증가로 인한 장기간 사용 후 감염성 바이러스를 효율적으로 제거하지만, 구리 및 은 기반 코팅의 주요 역할은 직접 접촉 시 바이러스의 비활성화임을 보여줍니다. 이러한 발견은 기계적 여과가 공기 중 바이러스를 제어하는 데 얼마나 견고한지를 강조하며, 향후 연구에서 항바이러스 코팅과 자외선 조사와 같은 보완적 개입을 결합해 전파 위험을 더욱 줄여야 함을 시사합니다. 60, 61 사전 필터링. 또한, 향후 현장 연구를 통해 기존 건물 환기 시스템에 코팅을 통합하는 것이 현장 성능을 검증하는 데 필수적입니다.

공개 사항

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

저자들은 이해 충돌이 없음을 선언한다.

감사의 글

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

사리 코르호넨은 훌륭한 기술 지원을 제공해 주셔서 감사드립니다. 파블리나 그레고로바는 qRT-PCR 프로토콜에 대한 조언을 제공한 공로로 인정받았습니다. 챔버 설계에 귀중한 조언을 주시고 실험 전반에 걸친 모든 지원에 감사드립니다. A.-P. 박사님. 히바리넨은 에어로졸 시험실 설치에 도움을 준 것에 감사드립니다. 헬싱키 대학교 Instruct-HiLIFE 바이오콤소 유닛의 시설과 전문성에 감사드립니다. 이 부서는 Instruct-ERIC 센터 핀란드, FINStruct, Biocenter Finland의 회원입니다. 이 연구는 핀란드 연구위원회, COVID 특별 자금 335681, 그리고 N.S.A.에 368144 자금 지원을 받았습니다. 핀란드 연구위원회는 ACCC 플래그십 자금(보조금 번호 337552)에 대해 인정받았습니다. 우리는 실험 최종 확정을 위해 Clean Touch Medical LTD, M-Filter LTD, UniqAir LTD로부터 자금 지원을 공개하며, 이들 회사는 실험 설계, 실행, 보고 또는 원고 작성에 관여하지 않습니다.

재료

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이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
에어로졸 챔버 유리 실린더 및 뚜껑Laborexin OyN/A에어로졸 채취를 위한 맞춤형 유리 실린더 및 뚜껑.
에어로졸 챔버 내부 금속 스캐폴드Clean Touch Medical Ltd.N/A필터 장착을 위한 맞춤형 스테인리스 스틸 지지 구조.
에어로졸 챔버 뚜껑 절연 개스킷Etra Oy (Etola Group)N/A공기 밀폐를 위한 맞춤형 고무 개스킷.
공기 펌프, WI 53082Thomas Industries Inc.N/A챔버를 통한 규제된 공기 흐름을 유지하는 데 사용되는 다이아프라그머 펌프.
BioSamplerSKC Inc.https://international.skcinc.com/products/air/bioaerosol-samplers/biosampler공기 중 바이러스의 고효율 수집을 위해 사용되는 전유리 회전 임피저.
코팅된 테스트 피스Clean Touch Medical Ltd.www.cleantouchmedical.com표면 효과 테스트를 위한 항균 포뮬레이션으로 코팅된 광택 종이 슬라이드.
CompAir Pro NE-C900 분무기Omron HealthcareNE-C900 바이러스 에어로졸 생성에 사용되는 고출력 압축기 분무기.
SPSS Statistics 소프트웨어IBM Corp.https://www.ibm.com/products/spss통계 분석 소프트웨어, 버전 28.0.
QuantStudio Design 및 분석 소프트웨어Thermo Fisher Scientifichttps://www.thermofisher.com/in/en/home/technical-resources/software-downloads.html#pcrqRT-PCR 데이터 분석에 사용되는 소프트웨어, 버전 1.3.1.
UniqAir PRO 공기 청정기UniqAir Oyhttps://www.uniqair.fi/챔버 청소에 사용되는 상업용 등급 공기 정화 장치.
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참고문헌

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Beggs, C. B., et al. Airborne transmission of SARS-CoV-2: the contrast between indoors and outdoors. Fluids. 9 (3), 54 (2024).
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