Επιστήμονες δημιουργούν πλαστικό που καταστρέφει ιούς με την επαφή
Πέρα από την αποτελεσματικότητά του, το υλικό έχει σχεδιαστεί ώστε να είναι πρακτικό για πραγματική χρήση. Σε αντίθεση με προηγούμενες αντιϊκές επιφάνειες από μέταλλα ή πυρίτιο, αυτή η νέα προσέγγιση χρησιμοποιεί εύκαμπτο πλαστικό που μπορεί να παραχθεί σε μεγάλη κλίμακα.
Πώς οι νανο-στήλες διαλύουν τους ιούς
Το φιλμ είναι κατασκευασμένο από ακρυλικό και καλύπτεται με εξαιρετικά μικρές δομές γνωστές ως νανο-στήλες. Αυτά τα μικροσκοπικά χαρακτηριστικά αγκιστρώνουν έναν ιό και τεντώνουν το εξωτερικό του περίβλημα έως ότου διασπαστεί. Αντί να βασίζεται σε χημικά απολυμαντικά, η επιφάνεια χρησιμοποιεί μηχανική δύναμη για να απενεργοποιήσει τον ιό.
Έρευνα που δημοσιεύθηκε στο Advanced Science διαπίστωσε ότι αυτή η μέθοδος τεντώματος είναι πιο αποτελεσματική από προηγούμενες σχεδιάσεις που προσπάθησαν να τρυπήσουν τους ιούς.
Δοκιμές στο εργαστήριο δείχνουν ισχυρή απενεργοποίηση ιών
Σε πειράματα που χρησιμοποιήθηκε ο ιός παραϊνφλουέντζας 3 (hPIV-3) στους ανθρώπους – ο οποίος προκαλεί βρογχιολίτιδα και πνευμονία – τα αποτελέσματα ήταν εντυπωσιακά. Μέσα σε μία ώρα επαφής, περίπου το 94% των ιικών σωματιδίων είχαν διασπαστεί ή καταστραφεί τόσο σοβαρά που δεν μπορούσαν πλέον να αναπαραχθούν και να προκαλέσουν μόλυνση.
Ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης και υποψήφιος διδάκτορας Samson Mah από το Πανεπιστήμιο RMIT της Αυστραλίας δήλωσε ότι η ομάδα χρησιμοποίησε σκόπιμα υλικά χαμηλού κόστους που θα μπορούσαν να κατασκευαστούν εύκολα.
“Καθώς τα εργαλεία νανο-κατασκευής βελτιώνονται, τα αποτελέσματά μας δίνουν έναν σαφέστερο οδηγό για το ποια νανο-μοτίβα λειτουργούν καλύτερα για την καταστροφή ιών”, είπε.
“Μια μέρα θα μπορούσαμε να έχουμε επιφάνειες όπως οθόνες τηλεφώνων, πληκτρολόγια και νοσοκομειακά τραπέζια καλυμμένα με αυτό το φιλμ, καταστρέφοντας ιούς με την επαφή χωρίς τη χρήση σκληρών χημικών.
“Το καλούπι μας μπορεί να προσαρμοστεί σε παραγωγή roll-to-roll, που σημαίνει ότι αντι-ιικά πλαστικά φιλμ θα μπορούσαν να παραχθούν σε μεγάλη κλίμακα με τον υπάρχοντα εργοστασιακό εξοπλισμό.”
Γιατί η απόσταση των νανο-στηλών έχει τη μεγαλύτερη σημασία
Οι ερευνητές ανακάλυψαν επίσης ότι η στενότητα της απόστασης μεταξύ των νανο-στηλών παίζει πολύ μεγαλύτερο ρόλο από το ύψος τους.
“Με τη ρύθμιση της απόστασης και του ύψους των νανο-στηλών, ανακαλύψαμε ότι η στενότητα της συσκευασίας τους είναι πολύ πιο σημαντική από το ύψος τους για τη διάσπαση των ιών”, είπε ο Mah.
“Όταν οι νανο-στήλες είναι πιο κοντά, περισσότερες μπορούν να πιέσουν τον ίδιο ιό ταυτόχρονα, τεντώνοντας το εξωτερικό του κέλυφος πέρα από το σημείο θραύσης.”
Ένας απλός κανόνας σχεδίασης για επιφάνειες που καταστρέφουν ιούς
Προηγούμενες εργασίες σε άκαμπτα υλικά όπως το πυρίτιο με νανο-αγκαθωτές επιφάνειες έδειξαν ότι οι ιοί θα μπορούσαν να διαταραχθούν φυσικά. Αυτή η μελέτη επεκτείνει αυτή την ιδέα, δείχνοντας ότι τόσο οι αιχμηρές όσο και οι λείες νανο-δομές μπορούν να είναι αποτελεσματικές όταν είναι σωστά διατεταγμένες.
Τα ευρήματα προτείνουν μια σαφή αρχή σχεδίασης: όσο πιο κοντά είναι οι νανο-δομές, όπως αγκάθια ή νανο-στήλες, μεταξύ τους, τόσο πιο αποτελεσματικές είναι στην καταστροφή ιών.
Η ισχυρότερη απόδοση προήλθε από επιφάνειες όπου οι νανο-στήλες είχαν απόσταση περίπου 60 νανόμετρων. Η αύξηση αυτής της απόστασης στα 100 νανόμετρα μείωσε το αντι-ιικό αποτέλεσμα, ενώ απόσταση 200 νανομέτρων σχεδόν το εξάλειψε.
Επόμενα βήματα και δυνατότητες πραγματικής εφαρμογής
Μέχρι στιγμής, η έρευνα έχει επικεντρωθεί στον hPIV-3, ο οποίος είναι ένας περιβεβλημένος ιός με λιπώδη εξωτερική μεμβράνη. Η ομάδα σχεδιάζει τώρα να δοκιμάσει μικρότερους και απλούς ιούς για να καθορίσει πόσο ευρέως μπορεί να εφαρμοστεί η τεχνολογία.
Ένας περιβεβλημένος ιός έχει μια εύθραυστη λιπώδη μεμβράνη γύρω του που μπορεί να διαταραχθεί ευκολότερα από τις νανο-στήλες, ενώ ένας απλός ιός στερείται αυτού του εξωτερικού στρώματος, καθιστώντας τον δυσκολότερο να σκοτωθεί.
Οι επιστήμονες θέλουν επίσης να εξετάσουν πόσο καλά λειτουργεί το υφή φιλμ σε κυρτές επιφάνειες, καθώς η καμπυλότητα μπορεί να αλλάξει την απόσταση μεταξύ των νανο-στηλών.
Η συν-συγγραφέας της μελέτης, καθηγήτρια Elena Ivanova από το RMIT, δήλωσε ότι η ομάδα είναι πρόθυμη να προχωρήσει σε εφαρμογές του πραγματικού κόσμου.
“Πιστεύουμε ότι αυτή η υφή είναι ένας ισχυρός υποψήφιος για καθημερινή χρήση και είμαστε έτοιμοι να συνεργαστούμε με εταιρείες για να την τελειοποιήσουμε για μαζική παραγωγή”, είπε.