Исследователи нашли способ улучшить мыло и воду
Ученые по нанотехнологической безопасности из Гарвардской школы общественного здравоохранения им. Т.Х. Чана разработали новое средство для борьбы с инфекционными заболеваниями, которое эффективнее обеззараживает воздух вокруг нас, нашу пищу, руки и всё, что содержит болезнетворные микробы. Исследователи из Центра нанотехнологий и нанотоксикологии школы, под руководством доцента по физике аэрозолей Филипа Демокриту и первого автора Рунзе Хуана, использовали созданную в центре наноплатформу для генерации и доставки крошечных аэрозольных нанокапель воды, содержащих нетоксичные, вдохновленные природой дезинфицирующие средства.
Проблема: устойчивость инфекционных заболеваний
Несмотря на появление антибиотиков в 60-х годах, инфекционные заболевания остаются глобальной проблемой. Микроорганизмы эволюционируют, появляются новые штаммы. Речь идет в основном о воздушно-капельных и пищевых заболеваниях, таких как грипп, туберкулез и пищевые отравления, которые ежегодно уносят миллионы жизней и наносят экономике ущерб в миллиарды долларов.
Недостатки текущих методов
Мытье рук водой с мылом и использование антисептиков (спирт, триклозан, хлоргексидин) имеют ряд недостатков:
- Некоторые химические вещества связывают с ростом антимикробной устойчивости.
- Частое мытье и трение могут вызывать раздражение кожи.
- Воздушные сушилки для рук могут распылять микробы обратно в воздух и на руки.
Решение: наноструктурированная инженерная вода (Engineered Water Nanostructures, EWNS)
Технология использует электрораспыление и ионизацию (питание 12 В постоянного тока) для превращения воды в наноаэрозоль.
Свойства наноструктур:
- Размер: порядка 25 нанометров.
- Содержание: содержат активные формы кислорода (гидроксильные радикалы, пероксиды), аналогичные тем, что использует природа в клетках.
- Заряд: несут электрический заряд, что увеличивает поверхностную энергию, снижает испарение и позволяет частицам оставаться в воздухе часами.
- Носитель: могут включать в свою структуру до 1–2% по объему нетоксичных, природных антимикробных средств (например, лимонная кислота, лизоцим, низин).
Преимущества подхода:
- Высокая эффективность: включение природных антимикробов в EWNS резко увеличивает их противомикробную активность.
- Таргетированная доставка: заряд позволяет направлять частицы на поверхности с помощью слабого электрического поля.
- Экологичность: используются минимальные количества (нанограммы, пикограммы) нетоксичных веществ.
Области применения
1. Дезинфекция воздуха
Наноструктуры, выпущенные в воздух, высокомобильны и могут инактивировать вирусы (например, гриппа). Технологию можно использовать:
- В самолетах, поездах, общественных местах для создания "невидимого щита".
- От источника питания USB-порта компьютера.
2. Безопасность пищевых продуктов
Альтернатива устаревшим хлорсодержащим растворам для обработки свежих продуктов:
- Устраняет токсичные побочные продукты.
- Увеличивает срок годности, борясь с микроорганизмами, вызывающими порчу.
- Может быть интегрирована в холодильники для обеззараживания поверхностей продуктов и воздуха.
3. Гигиена рук
Разрабатывается безвоздушный и безводный аппарат для дезинфекции рук:
- Не мочит руки: использует пикограммы воды.
- Быстро: обеззараживает за 15–20 секунд.
- Неощутим: нет запаха, потока воздуха или тактильных ощущений.
- Портативность: может работать от батареи и размещаться в аэропортах, где нет доступа к воде.
Технология вызвала интерес индустрии для коммерциализации, особенно в сфере гигиены рук.