Ett team av forskare från URV och RMIT University (Australien) har designat och tillverkat en yta som använder mekaniska medel för att mildra virusets infektionspotential. Den konstgjorda ytan är gjord av kisel och består av en serie små spikar som skadar strukturen hos virus när de kommer i kontakt med den. Verket publiceras i tidskriften ACS Nano .
Forskningen har visat hur dessa processer fungerar och att de är 96 % effektiva. Att använda denna teknik i miljöer där det finns potentiellt farligt biologiskt material skulle göra laboratorier lättare att kontrollera och säkrare för de yrkesverksamma som arbetar där.
Spetsa virusen för att döda dem. Detta till synes osofistikerade koncept kräver stor teknisk expertis och har en stor fördel:en hög virusdödande potential som inte kräver användning av kemikalier. Processen att göra de virusdödande ytorna börjar med en slät metallplatta, som bombarderas med joner för att strategiskt ta bort material.
Resultatet är en yta full av nålar som är 2 nanometer tjocka - 30 000 skulle passa i ett hårstrå - och 290 höga. "I det här fallet använde vi kisel eftersom det är mindre komplicerat tekniskt sett än andra metaller", förklarar Vladimir Baulin, forskare från URV:s avdelning för fysikalisk och oorganisk kemi.
Denna procedur är inte ny för Baulin, som har ägnat de senaste 10 åren åt att studera mekaniska metoder för att kontrollera patogena mikroorganismer inspirerade av naturens värld. "Vingarna på insekter som trollsländor eller cikador har en nanometrisk struktur som kan tränga igenom bakterier och svampar", förklarar han.
I det här fallet är virus dock en storleksordning mindre än bakterier så nålarna måste vara motsvarande mindre om de ska ha någon effekt på dem. Ett exempel på detta är hPIV-3, föremålet för studien av denna forskning, som orsakar luftvägsinfektioner som bronkiolit, bronkit eller lunginflammation.
De så kallade parainfluensavirusen orsakar en tredjedel av alla akuta luftvägsinfektioner och är förknippade med nedre luftvägsinfektioner hos barn. "Förutom att det är ett epidemiologiskt viktigt virus är det ett modellvirus, säkert att hantera, eftersom det inte orsakar potentiellt dödliga sjukdomar hos vuxna", säger Baulin.
Processen genom vilken virus förlorar sin smittsamma förmåga när de kommer i kontakt med den nanostrukturerade ytan analyserades i teoretiska och praktiska termer av forskargruppen.
URV-forskarna, Vladimir Baulin och Vassil Tzanov, använde finita elementmetoden – en beräkningsmetod som delar upp virusets yta och bearbetar varje fragment oberoende – för att simulera interaktionerna mellan virusen och nålarna och deras konsekvenser. Samtidigt genomförde forskarna vid RMIT University en praktisk experimentell analys, exponerade viruset för den nanostrukturerade ytan och observerade resultaten.
Resultaten visar att den här metoden är extremt effektiv och gör att 96 % av virus som kommer i kontakt med ytan inom en period av sex timmar blir oförmögna. Studien har bekräftat att ytorna har en virusdödande effekt på grund av nålarnas förmåga att förstöra eller inkapacitera virus genom att skada deras yttre struktur eller genomborra membranet.
Att använda denna teknik i riskmiljöer som laboratorier eller vårdcentraler där det finns potentiellt farligt biologiskt material skulle göra det lättare att innehålla infektionssjukdomar och göra dessa miljöer säkrare för forskare, vårdpersonal och patienter.
Mer information: Samson W. L. Mah et al, Piercing of the Human Parainfluenza Virus by Nanostructured Surfaces, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c07099
Journalinformation: ACS Nano
Tillhandahålls av University of Rovira i Virgili
