Επιφάνεια με νανοακίδες «σκοτώνει» το 96% των μολυσματικών σωματιδίων του ιού της γρίπης

Ερευνητές δημιούργησαν μια επιφάνεια πυριτίου καλυμμένη με νανοακίδες, η οποία είναι κατά 96% αποτελεσματική στο να «καρφώνει» και να καταστρέφει έναν κοινό ιό που ευθύνεται για την πρόκληση αναπνευστικών ασθενειών, ιδίως σε βρέφη και μικρά παιδιά. Η τεχνολογία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την προστασία των ερευνητών, των εργαζομένων στον τομέα της υγείας και των ασθενών από την εξάπλωση του ιού.

Από τα τέσσερα στελέχη των ιών της γρίπης του ανθρώπου (HPIV), ο HPIV-3 είναι ο πιο ιογενής και μπορεί να οδηγήσει σε βρογχιολίτιδα, βρογχίτιδα ή πνευμονία σε βρέφη και μικρά παιδιά. Οι ετήσιες, εποχιακές εστίες λοιμώξεων HPIV-3 είναι συχνές, με τον ιό να μεταδίδεται μέσω αερομεταφοράς ή άμεσης και έμμεσης επαφής με μολυσμένες επιφάνειες.

Προς το παρόν δεν υπάρχουν διαθέσιμα εμβόλια ή αντιϊκά φάρμακα για την πρόληψη ή τη θεραπεία των λοιμώξεων από HPIV-3, με αποτέλεσμα η διατήρηση της γενικής και επιφανειακής υγιεινής να αποτελεί προτεραιότητα. Τώρα, ερευνητές από το Universitat Rovira i Virgili (URV) στην Ισπανία και το Πανεπιστήμιο RMIT της Αυστραλίας συνεργάστηκαν για να δημιουργήσουν μια επιφάνεια πυριτίου καλυμμένη με νανοακίδες και εντυπωσιακές ιδιότητες που σκοτώνουν τον ιό.

Οι ερευνητές του RMIT, εμπνευσμένοι από τα φτερά λιβελούλας (σ.σ. διαθέτουν μια νανομετρική δομή που μπορεί να τρυπήσει βακτήρια και μύκητες), έχουν ήδη επιδείξει την αποτελεσματικότητα της χρήσης μιας «βιοκτόνου» επιφάνειας από τιτάνιο για να «καρφώσουν» και να σκοτώσουν υπερβακτήρια ανθεκτικά στα αντιβιοτικά. 

Οι ιοί όμως είναι διαφορετικοί. Είναι μικρότεροι από τα βακτήρια, οπότε οι νανοακίδες που έχουν σχεδιαστεί για να τους σκοτώνουν πρέπει να είναι επίσης μικρότερα. Ενώ τα βαρέα μέταλλα και τα παράγωγά τους έχουν μελετηθεί εντατικά για τις αντιϊκές τους ιδιότητες, οι ιοί πιστεύεται ότι αδρανοποιούνται λόγω της απελευθέρωσης ιόντων μετάλλων και της παραγωγής δραστικών ειδών οξυγόνου που μπορούν να βλάψουν τις μεμβράνες και τις πρωτεΐνες. Έτσι, για την τρέχουσα μελέτη, οι ερευνητές επέλεξαν να χρησιμοποιήσουν ένα πλακίδιο πυριτίου με πρόσμιξη βορίου.

Για να δημιουργήσουν την αιχμηρή επιφάνειά τους, χρησιμοποίησαν μια διεργασία (Plasma Reactive Ion Etching) που χρησιμοποιεί χημικά αντιδραστικό πλάσμα για να αφαιρέσει υλικό που έχει εναποτεθεί στα πλακίδια πυριτίου και επέτρεψε στους ερευνητές να ρυθμίσουν το ύψος και την απόσταση των νανοακίδων. Η επιφάνεια που προέκυψε είναι γεμάτη από ακίδες πάχους 2 nm (30.000 από αυτές θα χωρούσαν σε μια ανθρώπινη τρίχα) και ύψους 290 nm. Τα ιικά σωματίδια HPIV-3 έχουν διάμετρο που κυμαίνεται μεταξύ 100 και 420 nm.

Οι επιφάνειες που επώασαν τον HPIV-3 για μία, τρεις και έξι ώρες εξετάστηκαν με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM) και έδειξαν ότι, μετά από έξι ώρες σε μη εμπλουτισμένες επιφάνειες πυριτίου, τα ιικά σωματίδια διατηρούσαν το συνηθισμένο τους σχήμα. Ωστόσο, το σχήμα των σωματιδίων HPIV-3 στις επιφάνειες με αιχμές είχε διαταραχθεί, καθώς οι αιχμηρές άκρες των νανοακίδων τα διαπερνούσαν και τα παραμόρφωναν μία και τρεις ώρες μετά την επώαση. Στις έξι ώρες, τα σωματίδια είχαν ξεφουσκώσει. Σε κάθε χρονική στιγμή, παρατηρήθηκε σημαντική μείωση των μολυσματικών σωματιδίων του ιού στην επιφάνεια πυριτίου με νανοακίδες: πτώση 74% σε μία ώρα, 85% σε τρεις ώρες και μετά από έξι ώρες, πτώση 96%.

Όταν δοκιμάστηκαν σε βακτήρια, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι νανοακίδες ήταν επίσης φονικές για αυτά. Διέσπασαν τα κύτταρα δύο βακτηρίων που συνδέονται συνήθως με νοσοκομειακές λοιμώξεις, της Pseudomonas aeruginosa και του Staphylococcus aureus (χρυσίζων σταφυλόκοκκος), αν και η επίδραση δεν ήταν τόσο μεγάλη όσο αυτή που παρατηρήθηκε με τον HPIV-3. Μετά από 18 ώρες επώασης, το ποσοστό των μη βιώσιμων P. aeruginosa και S. aureus βρέθηκε να είναι 15% και 25%, αντίστοιχα.

Τα ευρήματα της μελέτης καταδεικνύουν την αποτελεσματικότητα της χρήσης νανοακίδων πυριτίου ως ιοκτόνων. Οι ερευνητές προβλέπουν ότι η τεχνολογία θα εφαρμοστεί σε εργαστήρια και κέντρα υγείας όπου στεγάζονται δυνητικά επικίνδυνα βιολογικά υλικά, καθιστώντας τα περιβάλλοντα αυτά ασφαλέστερα για τους ερευνητές, τους εργαζόμενους στον τομέα της υγείας και τους ασθενείς.

[via]