Φιλμ που καταστρέφει ιούς που αναπτύχθηκε από επιστήμονες – Μια σημαντική ανακάλυψη στην πρόληψη των μικροβίων

Διαφανή ακρυλικά δείγματα επικαλυμμένα με το νέο υλικό. (RMIT)

Σκεφτείτε πόσες επιφάνειες αγγίζετε κάθε μέρα, από τον πάγκο της κουζίνας σας μέχρι την κουπαστή στο λεωφορείο ή το τρένο, το γραφείο εργασίας σας και την οθόνη του τηλεφώνου σας.

Μια σειρά από δυσάρεστες ιούς και άλλα μικρόβια μπορούν εύκολα να εξαπλωθούν μέσω αυτών των επιφανειών.

Η τυπική οδός μόλυνσης περιλαμβάνει το άγγιγμα μιας μολυσμένης επιφάνειας – και μετά το άγγιγμα των ματιών, της μύτης ή του στόματός σας.

Φυσικά, είναι δυνατός ο καθαρισμός επιφανειών με χημικά προϊόντα. Αλλά αυτά μπορεί να φθαρούν, να βλάψουν το περιβάλλον ή να συμβάλουν σε αντιμικροβιακή αντοχή, όπου τα μικρόβια δεν ανταποκρίνονται πλέον στα φάρμακα λόγω επανειλημμένης έκθεσης.

Στη νέα μας μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο Advanced Science , οι συνάδελφοι και εγώ δημιουργήσαμε μια λεπτή πλαστική επιφάνεια με μικροσκοπικά χαρακτηριστικά νανοκλίμακας, μεγέθους δισεκατομμυριοστών του μέτρου, που μιμείται τη νανουφή επιφάνεια των φτερών των εντόμων και μπορεί να σπάσει φυσικά τους ιούς – συγκεκριμένα τον ιό της ανθρώπινης παραγρίπης τύπου 3 (hPIV-3).

Εικόνα μικροσκοπίου ενός κυττάρου ιού που σπάει από την επιφάνεια με νανουφή. (RMIT)

Αυτό το νέο υλικό προσφέρει έναν φθηνό, επεκτάσιμο τρόπο για να κάνετε επιφάνειες όπως τηλέφωνα και νοσοκομειακό εξοπλισμό πολύ λιγότερο πιθανό να μεταδώσουν ασθένειες.

Οι τρέχουσες μέθοδοι για την καταπολέμηση της εξάπλωσης ιών μέσω των επιφανειών συνήθως περιλαμβάνουν καθαρισμό για την απομάκρυνση βρωμιάς και απολύμανση για την αφαίρεση κρυμμένων ρύπων.

Το απολυμαντικό πρέπει να παραμείνει υγρό για κάποιο χρονικό διάστημα για να σκοτώσει τα μικρόβια. Αυτό μπορεί να είναι δύσκολο σε ορισμένες πραγματικές ρυθμίσεις.

Οι επιφάνειες μπορούν επίσης να επαναμολυνθούν γρήγορα όταν οι άλλοι άνθρωποι τις αγγίζουν. Και η απολύμανση συχνά περιλαμβάνει τη χρήση σκληρών χημικών ουσιών, οι οποίες μπορούν να βλάψουν τον εξοπλισμό και το περιβάλλον.

Οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει στο παρελθόν τροποποιήσεις της επιφάνειας κατά των ιών. Αυτές οι στρατηγικές συχνά περιλαμβάνουν την ενσωμάτωση υλικών όπως γραφένιο ή ταννικό οξύ και άλλων φυσικών παραγόντων σε εξοπλισμό ατομικής προστασίας όπως μάσκες, γάντια, γυαλιά, σκληρά καπέλα και αναπνευστήρες.

Αυτές οι επικαλύψεις είναι αποτελεσματικές. Αλλά μπορούν να θέτουν σε κίνδυνο την ανθρώπινη υγεία. Μπορεί επίσης να είναι επικίνδυνοι για το περιβάλλον λόγω της χημικής έκπλυσης και να έχουν μειωμένη αποτελεσματικότητα με την πάροδο του χρόνου καθώς η ισχύς των δραστικών συστατικών εξασθενεί.

Το ταξίδι μας προς μια επιφάνεια που εκρήγνυται από ιούς ξεκίνησε πριν από περισσότερο από μια δεκαετία.

Αρχικά στοχεύαμε να δημιουργήσουμε μια επιφάνεια τόσο λεία ώστε τα μικρόβια απλά να γλιστρούν. Παραδόξως, ανακαλύψαμε το αντίθετο. Τα βακτήρια προσκολλώνται αρκετά εύκολα σε νανοσκοπικά λείες επιφάνειες.

Η φύση προσφέρει παραδείγματα επιφανειών χωρίς βακτήρια. Πάρτε τα αδιάβροχα φτερά των τζιτζικιών και των λιβελλούλων. Ενώ αυτά τα φτερά είναι αυτοκαθαριζόμενα, δρουν λιγότερο απωθώντας τα βακτήρια και περισσότερο ως φυσικά βακτηριοκτόνα.

Δηλαδή, σκοτώνουν τα βακτήρια.

Τα φτερά του τζιτζίκι μπορούν να σκοτώσουν τα βακτήρια. (Becka H/Pexels)

Τα φυσικά βακτηριοκτόνα είναι «παράγοντες» που προέρχονται από τη φύση που μπορούν να σκοτώσουν τα μικρόβια, αντί να εμποδίσουν την ανάπτυξή τους.

Τα πειράματα που κάναμε οι συνάδελφοί μου και εγώ με φτερά επικαλυμμένα με χρυσό επιβεβαίωσαν ότι αυτό το φαινόμενο εξόντωσης των βακτηρίων δεν οφείλεται στη χημεία της επιφάνειας, αλλά μάλλον στην τοπογραφία.

Οι φυσικές νανοδομές στην επιφάνεια ουσιαστικά αναγκάζουν τις βακτηριακές κυτταρικές μεμβράνες να τεντωθούν και να σπάσουν.

Η προηγούμενη εργασία μας έδειξε ότι το πυρίτιο που καλύπτεται από νανοακίδες καταστρέφει αποτελεσματικά τους ιούς κατά την επαφή. Αλλά η άκαμπτη φύση του περιορίζει τη χρήση του σε πολύπλοκα αντικείμενα.

Σε αυτή τη νέα μελέτη, αντιμετωπίσαμε αυτό το πρόβλημα δημιουργώντας ένα υλικό που εκρήγνυται από ιούς το οποίο ήταν ελαφρύ, οικονομικά αποδοτικό και ευέλικτο.

Αυτό το υλικό είναι ένα λεπτό ακρυλικό φιλμ καλυμμένο με χιλιάδες και χιλιάδες εξαιρετικά λεπτές κολόνες. Τα υλικά με νανουφή είναι λεία στην αφή. Ωστόσο, αυτές οι νανοκολόνες αρπάζουν και τεντώνουν το εξωτερικό περίβλημα ενός ιού μέχρι να σπάσει. Αυτό σκοτώνει τους ιούς μέσω μηχανικής δύναμης.

Εργαστηριακές δοκιμές με hPIV 3, που προκαλεί βρογχιολίτιδα και πνευμονία, διαπίστωσαν ότι έως και το 94% των σωματιδίων του ιού διασπάστηκαν ή υπέστησαν θανάσιμα ζημιά μέσα σε μία ώρα από την επαφή με αυτό το υλικό.

Ανακαλύψαμε ότι η απόσταση μεταξύ των νανοκολόνων είναι πολύ μεγαλύτερη από το ύψος τους, με τις σφιχτά συσκευασμένες κολώνες που απέχουν περίπου 60 νανόμετρα μεταξύ τους να λειτουργούν καλύτερα.

Το καλούπι που χρησιμοποιήσαμε για τη δημιουργία αυτού του υλικού μπορεί εύκολα να κλιμακωθεί για να παρέχει ευρείες βιομηχανικές ευκαιρίες, από συσκευασία τροφίμων έως συστήματα δημόσιων μεταφορών έως εξοπλισμό νοσοκομείων και γραφεία.

Σχετικά:Τα φτερά του τζιτζικιού σκοτώνουν τα υπερμικρόβια κατά την επαφή και μπορούμε επιτέλους να ξέρουμε πώς

Οι νανοδομημένες επιφάνειες είναι κατασκευασμένες για ανθεκτικότητα. Αλλά είναι ευαίσθητα στους ίδιους φυσικούς, χημικούς και περιβαλλοντικούς στρεσογόνους παράγοντες όπως κάθε άλλο υλικό και θα υποβαθμιστούν με την πάροδο του χρόνου.

Πολλά απομένουν να ανακαλυφθούν στην αναζήτηση επιφανειών χωρίς μικρόβια. Αλλά αυτές οι επιφάνειες με νανουφή έχουν τεράστιες δυνατότητες στην καταπολέμηση των ιών και παρέχουν μια εναλλακτική λύση στις παραδοσιακές μεθόδους που βασίζονται σε χημικές ουσίες.

Elena Ivanova, διακεκριμένη καθηγήτρια, Φυσική, Πανεπιστήμιο RMIT

Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύεται από το The Conversation με άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.