Bättre förståelse för ytkemin hos SARS-CoV-2-viruset behövs för att minska överföringen och påskynda vaccindesign.

Forskare vid Michigan Tech, TÜV SÜD UK National Engineering Laboratory och University of Edinburgh efterlyser ökad forskning om virusytstabilitet och interaktion i "Surface Chemistry Can Unlock Drivers of Surface Stability of SARS-CoV-2 in Variety of Environmental Conditions" i tidskriften Celltryck . De lyfter fram behovet av att förstå de olika miljöförhållandena som påverkar ytkemin hos virus som SARS-CoV-2, viruset som orsakar sjukdomen COVID-19.

Skapa en ovänlig yta för virus

Vi har blivit tillsagda att tvätta händerna med tvål i 20 sekunder för att döda virus. Varför? Eftersom tvålen interagerar med ytkemin hos ett virus, speciellt lipiden, eller fet, hölje runt den, och får viruset att explodera.

Handtvätt är ett tydligt exempel på varför det är viktigt att förstå hur virus interagerar med ytmiljöer. Ökad forskning kommer bättre rusta oss för att minska hur länge virus överlever på ytor eller i luften, ett viktigt sätt att stoppa spridningen.

"Om ytan inte är vänlig, det är lättare för viruset att falla isär. Där viruset har mer vänliga interaktioner med ytan, det är mer sannolikt att det förblir smittsamt, sa Caryn Heldt, professor i kemiteknik och chef för Health Research Institute vid Michigan Technological University.

"Virus har unika sätt att interagera med ytor. Virusets ytkemi kommer att förändra hur viruset interagerar med vatten, " sa Heldt. "Om vatten som fukt, som är vanligt i din andedräkt och i luften, hamnar mellan viruset och en yta, det kan verkligen förändra hur viruset interagerar med den ytan. Virusytan och miljön:du kan inte skilja ut dem."

Mer än ett sätt att flå en katt ... eller ett virus

En del av anledningen till att forskarsamhällets förståelse av SARS-CoV-2-viruset fortsätter att utvecklas är att det bara finns ett fåtal tekniker tillgängliga för att mäta de små mängderna viruspartiklar som krävs för att infektera en person jämfört med andra typer av biomolekyler, såsom proteiner.

"Vi måste förstå hur virus interagerar med ytor med och utan vatten närvarande, men de traditionella sätten vi tänker på att studera ytkemi kan inte upptäcka dessa låga nivåer av virus, sa Heldt.

Heldt och medförfattare sa att deras artikel ger en bred översikt över olika sätt som forskare kan lära sig mer om dessa ytinteraktioner på kemisk nivå.

Till skillnad från de virus som orsakar influensa, SARS-CoV-2 överförs huvudsakligen genom aerosoler, eller partiklar som färdas genom och förblir svävande i luften när människor pratar, sjunga, hosta eller nysa.

Influensan överförs av stora droppar du andas ut, som faller till och förblir smittsamma på ytor. Heldt sa att ytor inte har uteslutits som ett överföringssätt, men att den vanligaste formen av övergång verkar vara aerosolinandning. "Det handlar om hur nära du är någon och hur länge, " Hon sa.

Speciellt temperatur och luftfuktighet verkar ha större effekter på SARS-CoV-2-virusets virilitet.

"För första gången, vi lyfter fram potentiella mekanismer för den nya SARS-CoV-2 ytstabiliteten i olika miljöförhållanden inklusive temperatur och relativ fuktighet, " sa Aliakbar Hassanpouryouzband, en postdoktorand forskningsassistent vid University of Edinburgh.

Även om virus vanligtvis är mer stabila när det är kallare, vilket förklarar varför influensasäsongen slår till under vintern, det verkar inte vara fallet för viruset som orsakar covid-19. Dock, forskare kan dra slutsatser från vad värme gör med molekyler – det ökar deras energi, får dem att röra sig och vibrera snabbare – att ökade vibrationer av virusmolekyler gör att de exploderar och inte längre är smittsamma.

När det gäller luftfuktighet, virus behöver binda lite vatten till sina ytor. Men att dehydrera en virusmolekyl är inte en skuren och torkad lösning – det kan faktiskt göra vissa molekyler mer stabila.

Tillsammans med ytterligare forskning om effekterna av fukt, temperatur och andra miljöförhållanden, det finns ett behov av att utforska effekterna av pH-balans och proteinhöljen på viruset. Arbetet med att bättre förstå ytkemin hos SARS-CoV-2 kommer att hjälpa forskare runt om i världen att designa vacciner för denna pandemi och framtidens.

"Vi hoppas att den här artikeln kommer att hjälpa experimentella forskare över hela världen i deras undersökningar för att reda ut de molekylära drivkrafterna som är inblandade i denna nya överföring av coronaviruset från ytorna såväl som i vaccinutveckling och antiviral läkemedelsdesign, " sa Edris Joonaki, vätskeegenskaper expert vid TÜV SÜD UK National Engineering Laboratory.