Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Κεντρικής Φλόριντα ανέπτυξαν ένα απολυμαντικό με βάση νανοσωματίδια που μπορεί να σκοτώνει συνεχώς ιούς στην επιφάνεια για έως και 7 ημέρες - μια ανακάλυψη που μπορεί να γίνει ένα ισχυρό όπλο κατά του COVID-19 και άλλων αναδυόμενων παθογόνων ιών.
Η έρευνα δημοσιεύτηκε αυτή την εβδομάδα στο περιοδικό ACS Nano της Αμερικανικής Χημικής Εταιρείας από μια διεπιστημονική ομάδα ειδικών σε ιούς και μηχανικούς από το πανεπιστήμιο και τον επικεφαλής μιας εταιρείας τεχνολογίας στο Ορλάντο.
Στις πρώτες μέρες της πανδημίας, η Christina Drake, απόφοιτος του UCF και ιδρύτρια της Kismet Technologies, εμπνεύστηκε μετά από ένα ταξίδι στο παντοπωλείο για την ανάπτυξη απολυμαντικών. Εκεί, είδε μια εργαζόμενη να ψεκάζει απολυμαντικό στη λαβή του ψυγείου και μετά σκούπισε αμέσως το σπρέι.
«Αρχικά η ιδέα μου ήταν να αναπτύξω ένα απολυμαντικό ταχείας δράσης», είπε, «αλλά μιλήσαμε με καταναλωτές —όπως γιατρούς και οδοντίατρους— για να μάθουμε ποιο απολυμαντικό ήθελαν πραγματικά. Για αυτούς το πιο σημαντικό είναι αυτό που διαρκεί. Θα συνεχίσει να απολυμαίνει περιοχές υψηλής επαφής όπως λαβές θυρών και πατώματα για μεγάλο χρονικό διάστημα μετά την εφαρμογή.»
Ο Drake συνεργάστηκε με τον Dr. Sudipta Seal, μηχανικό υλικών UCF και εμπειρογνώμονα στη νανοεπιστήμη, και τον Dr. Griff Parks, ιολόγο, ερευνητικό συνεργάτη πρύτανη της Ιατρικής Σχολής και Κοσμήτορα της Σχολής Βιοϊατρικών Επιστημών του Burnett. Με χρηματοδότηση από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών, το Kismet Tech και τον διάδρομο υψηλής τεχνολογίας της Φλόριντα, οι ερευνητές δημιούργησαν ένα απολυμαντικό κατασκευασμένο με νανοσωματίδια.
Το ενεργό συστατικό του είναι μια κατασκευασμένη νανοδομή που ονομάζεται οξείδιο του δημητρίου, γνωστό για τις αναγεννητικές αντιοξειδωτικές του ιδιότητες. Τα νανοσωματίδια οξειδίου του δημητρίου τροποποιούνται με μια μικρή ποσότητα αργύρου για να γίνουν πιο αποτελεσματικά έναντι των παθογόνων.
«Λειτουργεί τόσο στη χημεία όσο και στα μηχανήματα», εξηγεί ο Seal, ο οποίος σπουδάζει νανοτεχνολογία για περισσότερα από 20 χρόνια. «Τα νανοσωματίδια εκπέμπουν ηλεκτρόνια για να οξειδώσουν τον ιό και να τον καταστήσουν ανενεργό. Μηχανικά, προσκολλώνται επίσης στον ιό και διαρρηγνύουν την επιφάνεια σαν ένα μπαλόνι που ανατινάζει».
Τα περισσότερα απολυμαντικά μαντηλάκια ή σπρέι θα απολυμάνουν την επιφάνεια μέσα σε τρία έως έξι λεπτά μετά τη χρήση, αλλά δεν υπάρχει υπολειπόμενο αποτέλεσμα. Αυτό σημαίνει ότι η επιφάνεια πρέπει να σκουπίζεται επανειλημμένα για να διατηρηθεί καθαρή για να αποφευχθεί η μόλυνση από πολλούς ιούς όπως το COVID-19. Το σκεύασμα νανοσωματιδίων διατηρεί την ικανότητά του να αδρανοποιεί τους μικροοργανισμούς και συνεχίζει να απολυμαίνει την επιφάνεια έως και 7 ημέρες μετά από μία μόνο εφαρμογή.
«Τα απολυμαντικά δείχνουν μεγάλη αντιική δράση ενάντια σε επτά διαφορετικούς ιούς», εξήγησε ο Parks και το εργαστήριό του είναι υπεύθυνο για τον έλεγχο της αντοχής της φόρμουλας στον ιό «λεξικό». «Όχι μόνο έδειξε αντιικές ιδιότητες κατά των κοροναϊών και των ρινοϊών, αλλά αποδείχθηκε επίσης αποτελεσματικό έναντι διαφόρων άλλων ιών με διαφορετική δομή και πολυπλοκότητα. Ελπίζουμε ότι με αυτή την εκπληκτική ικανότητα να σκοτώνει, αυτό το απολυμαντικό θα γίνει επίσης ένα εξαιρετικά αποτελεσματικό εργαλείο ενάντια σε άλλους αναδυόμενους ιούς».
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτή η λύση θα έχει σημαντικό αντίκτυπο στο περιβάλλον υγειονομικής περίθαλψης, ιδίως μειώνοντας τη συχνότητα νοσοκομειακών λοιμώξεων - όπως ο ανθεκτικός στη μεθικιλλίνη Staphylococcus aureus (MRSA), Pseudomonas aeruginosa και Clostridium difficile - Αυτές θα προκαλέσουν λοιμώξεις που επηρεάζουν περισσότερο από το ένα τρίτο των ασθενών που εισάγονται σε νοσοκομεία των ΗΠΑ.
Σε αντίθεση με πολλά απολυμαντικά του εμπορίου, αυτή η φόρμουλα δεν περιέχει επιβλαβείς χημικές ουσίες, γεγονός που δείχνει ότι είναι ασφαλές για χρήση σε οποιαδήποτε επιφάνεια. Σύμφωνα με τις απαιτήσεις της Υπηρεσίας Περιβαλλοντικής Προστασίας των ΗΠΑ, οι ρυθμιστικές δοκιμές για τον ερεθισμό των κυττάρων του δέρματος και των ματιών δεν έχουν δείξει επιβλαβείς επιπτώσεις.
«Πολλά από τα οικιακά απολυμαντικά που είναι διαθέσιμα αυτήν τη στιγμή περιέχουν χημικές ουσίες που είναι επιβλαβείς για το σώμα μετά από επανειλημμένη έκθεση», είπε ο Drake. «Τα προϊόντα μας με βάση τα νανοσωματίδια θα έχουν υψηλό επίπεδο ασφάλειας, το οποίο θα διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στη μείωση της συνολικής ανθρώπινης έκθεσης στις χημικές ουσίες».
Απαιτείται περισσότερη έρευνα προτού τα προϊόντα εισέλθουν στην αγορά, γι' αυτό η επόμενη φάση της έρευνας θα επικεντρωθεί στην απόδοση των απολυμαντικών σε πρακτικές εφαρμογές εκτός εργαστηρίου. Αυτή η εργασία θα μελετήσει πώς τα απολυμαντικά επηρεάζονται από εξωτερικούς παράγοντες όπως η θερμοκρασία ή το φως του ήλιου. Η ομάδα βρίσκεται σε συζητήσεις με το τοπικό δίκτυο νοσοκομείων για να δοκιμάσει το προϊόν στις εγκαταστάσεις τους.
Ο Drake πρόσθεσε: «Εξερευνούμε επίσης την ανάπτυξη μιας ημιμόνιμης μεμβράνης για να δούμε αν μπορούμε να καλύψουμε και να σφραγίσουμε τα δάπεδα του νοσοκομείου ή τις χειρολαβές των θυρών, τις περιοχές που πρέπει να απολυμανθούν ή ακόμα και τις περιοχές που έρχονται σε ενεργή και συνεχή επαφή».
Ο Seal εντάχθηκε στο Τμήμα Επιστήμης και Μηχανικής Υλικών του UCF το 1997, το οποίο είναι μέρος της Σχολής Μηχανικών και Επιστήμης Υπολογιστών του UCF. Υπηρετεί στην ιατρική σχολή και είναι μέλος της ομάδας προσθετικών UCF Biionix. Είναι πρώην διευθυντής του UCF Nano Science and Technology Center και Advanced Materials Processing and Analysis Center. Έλαβε διδακτορικό στη μηχανική υλικών από το Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν, με δευτερεύοντα στη βιοχημεία, και είναι μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Berkeley στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ.
Αφού εργάστηκε στην Ιατρική Σχολή του Wake Forest για 20 χρόνια, ο Parkes ήρθε στο UCF το 2014, όπου υπηρέτησε ως καθηγητής και επικεφαλής του Τμήματος Μικροβιολογίας και Ανοσολογίας. Έλαβε Ph.D. στη βιοχημεία από το Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν και είναι ερευνητής της Αμερικανικής Αντικαρκινικής Εταιρείας στο Πανεπιστήμιο Northwestern.
Η έρευνα συντάχθηκε από την Candace Fox, μεταδιδακτορική ερευνήτρια από την Ιατρική Σχολή UCF, τον Craig Neal από τη Σχολή Μηχανικών και Επιστήμης Υπολογιστών του UCF και τους μεταπτυχιακούς φοιτητές Tamil Sakthivel, Udit Kumar και Yifei Fu από τη Σχολή Μηχανικών και Επιστήμης Υπολογιστών του UCF .
Υλικά που παρέχονται από το Πανεπιστήμιο της Κεντρικής Φλόριντα. Το πρωτότυπο έργο είναι της Christine Senior. Σημείωση: Το περιεχόμενο μπορεί να επεξεργαστεί ανάλογα με το στυλ και το μήκος.
Λάβετε τα τελευταία επιστημονικά νέα μέσω του δωρεάν ενημερωτικού δελτίου ηλεκτρονικού ταχυδρομείου του ScienceDaily, που ενημερώνεται καθημερινά και εβδομαδιαία. Ή ελέγξτε την ωριαία ενημερωμένη ροή ειδήσεων στο πρόγραμμα ανάγνωσης RSS:
Πείτε μας τη γνώμη σας για το ScienceDaily - καλωσορίζουμε τόσο θετικά όσο και αρνητικά σχόλια. Υπάρχουν προβλήματα με τη χρήση αυτού του ιστότοπου; πρόβλημα?
Ώρα δημοσίευσης: Σεπ-10-2021