Naukowcy opracowują tkankę przeciwwirusową, która skutecznie przeciwdziała SARS-CoV-2

W niedawno opublikowanym badaniu Raporty komórkowe FizykaW tym badaniu naukowcy opisali tkankę blokującą wirusy, która zapobiega przenoszeniu koronawirusa typu 2 ostrej ostrej niewydolności oddechowej (SARS-CoV-2) za pomocą odpychającej siły kulombowskiej i zbierania energii elektrycznej tarcia ludzkiego ciała.

tło

Wraz z rozwojem pandemii koronawirusa 2019 (COVID-19) wyprodukowano i wdrożono wiele potężnych szczepionek, aby chronić globalną populację przed śmiertelnym SARS. Kilka niefarmaceutycznych środków kontroli, takich jak maski na twarz i środki ochrony osobistej (PPE), zostało również zastosowanych w celu zapobiegania przedostawaniu się aerozoli/aerozoli do organizmu.

Podczas pandemii szeroko stosowano różne urządzenia do filtracji dróg oddechowych, w tym filtry elektrostatyczne, maski chirurgiczne i tkaniny bawełniane. Filtry te mają jednak pewne wady.

Na przykład skuteczność filtrów elektrostatycznych gwałtownie spada z powodu utraty ładunków statycznych w ciągu kilku godzin. Podobnie maski chirurgiczne i maski bawełniane nie zapewniają odpowiedniej ochrony, gdy szybkość przepływu oddechowego jest wysoka lub gdy średnica cząstek oddechowych jest mała. W związku z tym istnieje pilna potrzeba opracowania skutecznych niefarmaceutycznych środków kontroli w celu zapewnienia natychmiastowej ochrony przed przenoszeniem wirusa.

W bieżącym badaniu naukowcy opracowali tkankę przeciwwirusową, która wyrzuca cząsteczki z dróg oddechowych zawierające SARS-CoV-2 poprzez zastosowanie odpychającej siły kulombowskiej (pola elektrycznego). Ponadto ocenili ładunki elektryczne SARS-CoV-2 i cząstek oddechowych. W celu zapobiegania cząsteczkom dróg oddechowych poprzez dysharmonię pewne zalety. Ta strategia rozcieńczania zapobiega przedostawaniu się wirusa do filtra, a tym samym zmniejsza ryzyko infekcji przez zanieczyszczenie.

tkanina przeciwwirusowa

Naukowcy zmierzyli ładunki elektryczne wirusa za pomocą kubka Faradaya i elektrometru. Wyniki ujawniły, że aerozol zawierający SARS-CoV-2 jest naładowany ujemnie, co może być spowodowane ujemnymi ładunkami białka kolców wirusa i fosfolipidów na otoczce wirusa.

Zaprojektowali tkaninę blokującą wirusy jako zagęszczacz do tekstyliów, w tym dwie przewodzące tkaniny jedwabne pokryte mieszanką polimerów i filtr izolujący.

Aby stale blokować cząsteczki zawierające wirusy w układzie oddechowym, naładowali blokujące wirusy tekstylia, korzystając z zastrzeżonego systemu pozyskiwania energii elektrycznej przez organizm ludzki. Ludzkie ciało wytwarza tarcie elektryczne podczas wszechobecnych ruchów (klikania, chodzenia, trzepotania ubraniami), kiedy skóra ma częsty kontakt i separację z sąsiednimi substancjami.

Ładowanie antywirusowych tekstyliów za pomocą zastrzeżonego dla ludzkiego ciała gromadzenia energii elektrycznej generowało ujemne ładunki elektryczne na przedniej stronie jedwabnej tkaniny. Tkanka ta była w stanie odpychać ujemnie naładowane aerozole wirusowe dzięki sile odpychania Coulomba. Jest to podstawowa zasada działania włóknin blokujących wirusy.

Przeprowadzając zestaw eksperymentów, naukowcy zauważyli, że ludzkie ciało może generować wysoki prąd, który osiąga najwyższy szczyt przy 212,9 mA. Biorąc pod uwagę ten wynik, naukowcy uznali, że zbieranie monopolistycznej energii elektrycznej dla ludzkiego ciała może być nowym podejściem do ciągłego dostarczania energii elektrycznej do tekstyliów zapobiegających wirusom.

Skuteczność przeciwwirusowa tekstyliów

Naukowcy umieścili tkankę hamującą wirusy w komorze akrylowej i włożyli do komory aerozol SARS-CoV-2 (o średnicy 3 mikrometrów), aby naśladować kontakt z drogami oddechowymi. Naładowali tekstylia wyprostowanym prądem wyjściowym, kontaktując i oddzielając różne materiały. To symuluje moc elektryczną wytwarzaną przez ludzkie ciało.

Następnie określili ilościowo ilość wirusowego RNA w komorze przedniej, tkankach hamowanych przez wirusy i komorze tylnej. Wyniki wykazały, że tekstylia antywirusowe mogą hamować przenoszenie SARS-CoV-2 o 99,9%. Ponadto w tkance wykryto 13-krotnie zredukowany wirusowy RNA. W przeciwieństwie do tego, w komorze przedniej wykryto znaczny wzrost poziomu RNA wirusa. Wskazuje to, że tkanina jest w stanie skutecznie odpychać aerozole.

Przestudiuj znaczenie

Badanie opisuje rozwój i walidację ujemnie naładowanej tkanki w celu blokowania wirusów, które skutecznie odpychają ujemnie naładowane aerozole SARS-CoV-2. Ujemne ładowanie tekstyliów przeprowadzono za pomocą energii elektrycznej tarcia wytwarzanej przez ludzkie ciało.

Tkanina jest w stanie zapobiec przenoszeniu SARS-CoV-2 o 99,9%. Ponadto tkanina charakteryzuje się wysoką oddychalnością, zmywalnością i trwałością. Biorąc pod uwagę wyniki badań, naukowcy uważają, że tekstylia mogą być skutecznie wykorzystywane jako maska ​​na twarz lub filtr zapobiegający zakażeniu SARS-CoV-2.