Австралийские исследователи разработали нанотекстурный пластик, разрывающий вирусы за час без химии
Австралийские исследователи из Университета RMIT разработали тонкую, гибкую и недорогую пластиковую пленку с нанотекстурой, которая способна уничтожать вирусы при простом контакте. Вдохновением для создания этого материала послужили поверхности крыльев насекомых, таких как цикады и стрекозы. Встроенные в пластик нанометровые узоры работают по принципу механического воздействия: когда вирус оседает на поверхности, наноструктуры растягивают и разрывают его внешнюю оболочку, приводя к полному разрушению патогена. Эта технология в будущем может стать многообещающей альтернативой химическим дезинфекторам для очистки часто используемых поверхностей, включая экраны смартфонов и медицинское оборудование.
Контактные поверхности остаются одним из основных путей передачи инфекционных заболеваний, и эта проблема стала особенно очевидной во время пандемии COVID-19. Существующие в настоящее время стратегии по ограничению распространения микробов в основном полагаются на чистку с применением химических дезинфицирующих средств. Однако такие средства должны оставаться влажными в течение достаточного времени, чтобы быть полностью эффективными, что ограничивает их использование в определенных условиях. Кроме того, только что продезинфицированные поверхности могут быстро заражаться снова, а агрессивные химические вещества способны повреждать материалы и наносить вред окружающей среде. Их использование также может повышать риск развития у микробов устойчивости к лечению.
Альтернативный подход, заключающийся в модификации поверхностей с помощью антивирусных покрытий, обычно предполагает добавление таких соединений, как графен или таниновая кислота, в средства индивидуальной защиты. Однако эти покрытия не лишены недостатков: они обладают потенциальной цитотоксичностью, а их эффективность со временем снижается по мере вымывания активных веществ. Ученые из RMIT предложили принципиально иной метод: изменение наноструктуры самого пластикового покрытия. Их первоначальной целью было создание максимально гладкой поверхности, чтобы предотвратить прилипание микробов. Но наблюдения показали обратное: бактерии лучше прилипали к очень гладким поверхностям. Исследования подтвердили, что бактерицидные свойства крыльев насекомых объясняются не их химическим составом, а наноскопической топографией, то есть они действуют как природные механические убийцы, разрывающие клетки.
В своей новой работе, описанной в журнале Advanced Science, команда создала гибкую акриловую поверхность, структурированную наноразмерными столбиками, которые захватывают и растягивают внешнюю оболочку вируса до тех пор, пока она не разрывается. Исследователи оценили эффективность материала против вируса парагриппа человека 3 типа (hPIV-3), который вызывает бронхиолит и пневмонию. Результаты показали, что примерно 94% вирусных частиц были уничтожены или получили достаточные повреждения, чтобы потерять способность к репликации, в течение одного часа после контакта с поверхностью. Ученые также выяснили, что расстояние между наностолбиками критически важнее их высоты для достижения антивирусного эффекта. Максимальная эффективность достигается, когда промежуток между столбиками составляет около 60 нанометров; при увеличении до 100 нанометров она снижается, а при 200 нанометрах эффект практически исчезает.
Материал пригоден для крупномасштабного производства, например, в виде промышленных рулонов, подобно пластиковой пленке для упаковки пищевых продуктов. Однако стоит отметить, что полученные результаты на данный момент ограничены одним типом оболочечного вируса, чья липидная мембрана особенно уязвима для механического воздействия. Будущие исследования будут направлены на проверку эффективности устройства против более мелких и безоболочечных вирусов, которые считаются более устойчивыми, а также на изучение поведения материала на изогнутых поверхностях.
Исследование в журнале Advanced Science.