Несмотря на то, что коронавирус (COVID-19) уже не представляет такой опасности, как раньше, он все еще существует, и ученые продолжают искать эффективные способы снизить его распространение. Междисциплинарная группа ученых из Великобритании разработала новый материал, который может улавливать переносимые по воздуху частицы COVID-19 и потенциально может улучшить маски, воздушные фильтры и другие средства, ограничивающие распространение вируса.
Известно, что вирус SARS-CoV-2 имеет сложную структуру. Он состоит из генетического материала, покрытого белками — отсюда и печально известная форма «колючего шара», которую теперь знает весь мир. В самом начале пандемии ученые узнали, что к SARS-CoV-2 прикреплены различные типы белков, но самые опасные шиповидные белки (также называемые S-белки), которые позволяют вирусу прикрепляться к клеткам человека и создавать в них свои копии.
Специалисты из Ливерпульского университета нашли способ использовать эти шипованные белки в своих интересах. Опираясь на предыдущие исследования, которые доказали способность диоксида кремния связываться с белками, исследователи создали мембрану из хлопковых волокон и некристаллических или аморфных микросфер диоксида кремния. Чтобы предотвратить вдыхание частиц кремния носителем, использовались микросферы диоксида кремния диаметром 50 микрометров. При таком размере диоксид кремния может удерживаться в хлопчатобумажной маске и не отрываться от волокон в процессе дыхания человека.
Микросферы аморфного диоксида кремния, прикрепленные к хлопковым волокнам, видны под микроскопом. Фото: Nature Communications.
Исследователи протестировали свой материал на куске необработанной хлопчатобумажной марли и хлопковой медицинской маске, выданной студентам университета. При контакте аэрозольных белков с хлопчатобумажным материалом, диоксид кремния адсорбировал эти белки, эффективно задерживая до 93% частиц SARS-CoV-2. В своей статье для Nature Communications исследователи утверждают, что это соответствует значительному уменьшению количества частиц, проходящих через лицевое покрытие, на 65% по сравнению с обычной хлопчатобумажной маской. Добавление микросфер аморфного диоксида кремния к хлопку оказало минимальное влияние на воздухопроницаемость маски: добавление диоксида кремния в хлопчатобумажную марлю привело к падению давления всего на 6,2%, тогда как у обычной хлопчатобумажной маски, раздаваемой студентам, падение давления составило 8,4%.
Таким образом хлопчатобумажная маска, обработанная диоксидом кремния, является многообещающей альтернативой нынешним лицевым покрытиям и воздушным фильтрам, которые используются для сокращения количества частиц SARS-CoV-2, которые в противном случае могли бы попасть в дыхательные пути. «Хотя эта статья посвящена обычным лицевым покрытиям, использование диоксида кремния в качестве адсорбента вирионов демонстрирует отличный потенциал для использования в лицевых покрытиях, системах фильтрации воздуха и даже в качестве пробоотборников биоаэрозолей», — пишут исследователи.
Ливерпульский университет не единственная организация, которая ищет новые способы улавливания COVID-19. В прошлом году команда из Университета Кентукки разработала материал, в котором шиповидные белки вируса связывались с частицами нового материала и уничтожали вирус при контакте с помощью встроенных протеолитических ферментов.