Учёные создали поверхность с вирулицидными свойствами без использования химикатов

Исследователи из Университета Ровира и Вирхилий (URV) и Технологического университета RMIT (Австралия) разработали и изготовили поверхность, которая использует механические средства для снижения инфекционного потенциала вирусов. Искусственная поверхность из кремния состоит из множества микроскопических шипов, которые повреждают структуру вирусов при контакте. Работа опубликована в журнале ACS Nano.

Исследование показало, как работает этот процесс и что он эффективен на 96%. Использование этой технологии в средах с потенциально опасным биологическим материалом позволит лучше контролировать лаборатории и сделает их безопаснее для специалистов.

Принцип действия: механическое уничтожение

Процесс создания вирулицидных поверхностей начинается с гладкой металлической пластины, которую бомбардируют ионами для стратегического удаления материала. В результате получается поверхность, покрытая иглами толщиной 2 нанометра (30 000 таких игл поместились бы в толщине волоса) и высотой 290 нанометров.

«В данном случае мы использовали кремний, потому что с технической точки зрения это менее сложно, чем другие металлы», — объясняет Владимир Баулин, исследователь из Департамента физической и неорганической химии URV.

Бионика: вдохновение природой

Эта методика не нова для Баулина, который последние 10 лет изучает механические методы контроля патогенных микроорганизмов, вдохновляясь миром природы. «Крылья насекомых, таких как стрекозы или цикады, имеют нанометрическую структуру, способную пронзать бактерии и грибки», — говорит он.

Однако вирусы на порядок меньше бактерий, поэтому иглы должны быть соответствующим образом меньше, чтобы воздействовать на них. Объектом данного исследования был вирус hPIV-3, вызывающий респираторные инфекции, такие как бронхиолит, бронхит или пневмония.

Парагриппозные вирусы вызывают треть всех острых респираторных инфекций и связаны с инфекциями нижних дыхательных путей у детей. «В дополнение к эпидемиологической важности, это модельный вирус, безопасный для работы, так как он не вызывает потенциально смертельных заболеваний у взрослых», — отмечает Баулин.

Теоретическое и практическое подтверждение

Процесс, при котором вирусы теряют инфекционную способность при контакте с наноструктурированной поверхностью, был проанализирован командой теоретически и практически.

Исследователи URV, Владимир Баулин и Васил Цанов, использовали метод конечных элементов — вычислительный метод, который разделяет поверхность вируса и обрабатывает каждый фрагмент независимо — для моделирования взаимодействий между вирусами и иглами и их последствий. Одновременно исследователи RMIT провели практический экспериментальный анализ, подвергая вирус воздействию наноструктурированной поверхности и наблюдая за результатами.

Результаты и перспективы

Результаты показывают, что этот метод чрезвычайно эффективен и обезвреживает 96% вирусов, вступивших в контакт с поверхностью, в течение шести часов. Исследование подтвердило, что поверхности обладают вирулицидным эффектом благодаря способности игл разрушать или обезвреживать вирусы, повреждая их внешнюю структуру или прокалывая мембрану.

Использование этой технологии в зонах риска, таких как лаборатории или медицинские центры, где есть потенциально опасный биологический материал, облегчит сдерживание инфекционных заболеваний и сделает эти среды безопаснее для исследователей, медицинских работников и пациентов.