Когда речь заходит об уничтожении вирусов, мы обычно обращаемся к химическим средствам. Но как вы смотрите на то, чтобы проткнуть их шипом? Именно такой подход использовали ученые из Австралии, когда разрабатывали кремниевый материал с шипами, который физически блокирует вирусы. С эффективностью в 96% их научный метод может найти применение в больницах, лабораториях и других местах, где требуется строгий контроль за распространением инфекций.
В домах и отделениях интенсивной терапии противовирусные химические средства - дезинфицирующие салфетки, спреи и гели - обычно являются основными способами дезинфекции. Однако периодической обработки поверхностей может быть недостаточно для мест с высоким риском заражения и интенсивным движением людей, таких как реанимационные отделения и изоляторы больниц, где приходится постоянно бороться с вирусами. Большинство этих помещений убираются один или два раза в день, что может показаться эффективным методом, но между уборками микробы свободно размножаются на поверхностях. Роботы, использующие ультрафиолетовый свет для дезинфекции больничных палат, могут проводить очистку также с определенной периодичностью.
Исследователи из Королевского Мельбурнского технологического института (RMIT) стремились изготовить поверхность, которая будет пассивно противостоять распространению болезней. Для этого они черпали вдохновение у природы. Крылья некоторых видов стрекоз, цикад и других насекомых имеют крошечные шипы, которые борются с микробами, уничтожая бактерии и грибки. Эти шипы настолько малы, что невидимы невооруженным глазом; они видны только на наноуровне.
Вирусы значительно меньше бактерий, так что противовирусные шипы должны быть мельче антибактериальных. Следуя примеру матери-природы, команда RMIT создала кремниевую поверхность, полную шипов высотой всего 290 нанометров и шириной 2 нанометра. (По данным RMIT, это в 30 000 раз тоньше человеческого волоса.) Идея заключалась в том, что эти шипы будут достаточно малы, чтобы проникать в вирусы, делая их неспособными к репликации и заражению млекопитающих.
Фотографии вирусов крупным планом на гладкой контрольной поверхности и на поверхности с шипами. Автор: Mah Et Al, ACS Nano
В статье для журнала ACS Nano исследователи описывают эксперимент, сравнивающий противовирусные свойства их поверхности с шипами и гладкой кремниевой плоскости. На обе поверхности они поместили вирус парагриппа 3 типа (hPIV-3), вызывающий респираторные заболевания, такие как бронхит и круп. Всего за один час 74% вирусов на поверхности с шипами были проколоты до такой степени, что стали нежизнеспособны; через шесть часов эта цифра достигла 96%. В то время как на гладкой контрольной поверхности вирусы постепенно теряли жизнеспособность (вирусам необходимы живые клетки для выживания и размножения на долгое время), они в основном сохраняли свою физическую целостность и умирали гораздо медленнее.
Поскольку механически уничтожить вирусы сложнее, чем бактерии, экспериментальная шипованная поверхность также оказалась весьма эффективной в обезвреживании бактериальных клеток. В RMIT проверили ее антибактериальные свойства на Pseudomonas aeruginosa, способных вызывать менингит и пневмонию, и золотистых стафилококках – возбудителях стафилококковых инфекций. В то время как клетки на шипованной поверхности разрушались примерно на 20% и 30% соответственно, клетки на гладкой поверхности прикреплялись к материалу и сохраняли свою жизнеспособность.
В своей статье команда RMIT утверждает, что использование противовирусных поверхностей, подобных их разработке, в сочетании с обычными дезинфицирующими средствами должно обеспечить практически полное (99,99% или более) уничтожение инфекционных вирусов на обычных поверхностях. Другими словами, замена обычных больничных и лабораторных поверхностей на покрытые невидимыми шипами может помочь устранить пробелы, оставленные периодическими дезинфицирующими протирками.