Om en andningsdroppe från en person infekterad med covid-19 landar på en yta, det blir en möjlig källa till sjukdomsspridning. Detta är känt som fomite-vägen för sjukdomsspridning, i vilken den vattenhaltiga fasen av andningsdroppen fungerar som ett medium för virusöverlevnad.

Livslängden för andningsdroppen dikterar hur sannolikt en yta är att sprida ett virus. Medan 99,9 % av droppens vätskeinnehåll avdunstar inom några minuter, en kvarvarande tunn hinna som gör att viruset kan överleva kan lämnas kvar.

Detta väcker frågan:Är det möjligt att designa ytor för att minska överlevnadstiden för virus, inklusive coronaviruset som orsakar covid-19? I Vätskors fysik , IIT Bombay-forskare presenterar sitt arbete med att utforska hur förångningshastigheten för kvarvarande tunna filmer kan påskyndas genom att justera ytornas vätbarhet och skapa geometriska mikrotexturer på dem.

En optimalt utformad yta kommer att få en virusbelastning att avta snabbt, vilket gör det mindre sannolikt att bidra till spridningen av virus.

"När det gäller fysik, den fasta-vätske-gränssnittsenergin förstärks av en kombination av vår föreslagna ytkonstruktion och förstärkning av det lösgörande trycket i den kvarvarande tunna filmen, vilket kommer att påskynda torkning av den tunna filmen, sa Sanghamitro Chatterjee, huvudförfattare och postdoktor vid maskinteknikavdelningen.

Forskarna blev förvånade när de upptäckte att kombinationen av en ytas vätbarhet och dess fysiska struktur bestämmer dess antivirala egenskaper.

"Att kontinuerligt skräddarsy någon av dessa parametrar skulle inte uppnå de bästa resultaten, " sa Amit Agrawal, en medförfattare. "Den mest ledande antivirala effekten ligger inom ett optimerat intervall av både vätbarhet och textur."

Medan tidigare studier rapporterade antibakteriella effekter genom att designa superhydrofoba (avstötar vatten) ytor, deras arbete indikerar att antiviral ytdesign kan uppnås genom ythydrofilicitet (attraherar vatten).

"Vårt nuvarande arbete visar att det är möjligt att designa anti-COVID-19-ytor, " sa Janini Murallidharan, en medförfattare. "Vi föreslår också en designmetod och tillhandahåller parametrar som behövs för att konstruera ytor med kortast virusöverlevnadstid."

Forskarna upptäckte att ytor med högre och tätt packade pelare, med en kontaktvinkel på cirka 60 grader, visa den starkaste antivirala effekten eller kortaste torktiden.

Detta arbete banar väg för tillverkning av antivirala ytor som kommer att vara användbara vid design av sjukhusutrustning, medicinsk eller patologisk utrustning, samt ytor som berörs ofta, som dörrhandtag, smartphone skärmar, eller ytor inom områden som är utsatta för utbrott.

"I framtiden, vår modell kan lätt utvidgas till luftvägssjukdomar som influensa A, som sprids genom fomite-överföring, sa Rajneesh Bhardwaj, en medförfattare. "Eftersom vi analyserade antivirala effekter med en generisk modell oberoende av strukturens specifika geometri, det är möjligt att tillverka vilka geometriska strukturer som helst baserat på olika tillverkningstekniker – fokuserade jonstrålar eller kemisk etsning – för att uppnå samma resultat."