Czynnik środowiskowy – lipiec 2022 r.: Błony przeciwwirusowe zwiększają zdolność masek do zwalczania COVID

Łącząc nanotechnologię z materiałami przeciwwirusowymi, naukowcy opracowali nowe syntetyczne membrany, które mogą inaktywować wirusa SARS-CoV-2 odpowiedzialnego za pandemię COVID-19. Naukowcy twierdzą, że te zaawansowane materiały filtrują również wirusa z powietrza w pomieszczeniach, co razem może pomóc w ograniczeniu przenoszenia SARS-CoV-2 i innych wirusów.

Zgodnie z wynikami opublikowanymi 24 maja w czasopiśmie Communications Materials, maski wykonane z tego nowego materiału mogą blokować do 98% cząsteczek wirusa, przewyższając maski N95 o złotym standardzie.

Projekt, finansowany przez program badawczy NIEHS Superfund Research Program (SRP) i program badawczy szybkiego reagowania National Science Foundation, opiera się na poprzednim zespole. Badania finansowane przez SRP(https://tools.niehs.nih.gov/srp/programs/Program_detail.cfm?Project_ID=P42ES0073805742) Opracowanie membran, które usuwają z wody niebezpieczne chemikalia.

Jak to działa

Membrany mają pory o rozmiarach nano, które można manipulować w celu uzyskania różnych rozmiarów i grubości, tworząc gąbczastą strukturę, która wychwytuje cząstki wielkości koronawirusa. Dodatkowo nowe błony pokryte są enzymami antywirusowymi, które skutecznie neutralizują wirusa.

Starszy autor badania powiedział: „Nowy koronawirus jest pokryty kolcami białkowymi w kształcie maczugi, co nadaje mu wygląd podobny do korony”. Dr Dibakar Bhattacharyya(https://tools.niehs.nih.gov/srp/people/details.cfm?Person_ID=4369)podwładny University of Kentucky (Wielka Brytania) SRP Centrum(https://tools.niehs.nih.gov/srp/programs/Program_detail.cfm?Project_ID=P42ES007380)w Historia sukcesu NIEHS. Mutacje białek umożliwiają wirusowi wniknięcie do komórek gospodarza raz w organizmie. Ta nowa membrana zawiera enzymy, które przyłączają się do białek białkowych i neutralizują je, zabijając wirusa”.

W poprzednich pracach grupa potwierdziła, że ​​jej błony włókniste są puste Filtrowanie cząstek koronawirusa z powietrza w pomieszczeniach. Teraz wykazali, że membrany przewyższają obecnie używane maski i szybko wyłączają SARS-CoV-2.

„Nasze membrany wykazują wydajność filtracji na poziomie ponad 98%” – powiedział Bhattacharya. „Nawet bez enzymów przeciwwirusowych membrany zapewniały współczynnik ochrony kilkakrotnie wyższy niż standard Occupational Safety and Health Administration dla masek N95. Dodanie enzymu może dezaktywować wirusa w ciągu 30 sekund.”

Zespół oszacował, że maski uzyskane z tego materiału byłyby podobne pod względem kosztów do konwencjonalnych masek N95, ale mogłyby być skutecznie używane przez kilka dni, zmniejszając ilość odpadów, które trafiają na wysypiska. Zdaniem naukowców ich wyspecjalizowane błony mogą stanowić ważne narzędzia do ograniczania rozprzestrzeniania się infekcji i ochrony zdrowia ludzkiego podczas tych i przyszłych epidemii.

SRP Postdoctoral Fellow Kevin Baldrige, Ph.D., główny autor badania oczyszczania powietrza w pomieszczeniach w laboratorium. (Zdjęcie dzięki uprzejmości University of Kentucky SRP Center)

Obracanie się w celu przeciwdziałania pojawiającym się zagrożeniom

Bhattacharya, który jest finansowany przez NIEHS od ponad 20 lat, i jego zespół badawczy są znani z projektowania innowacyjnych materiałów do wychwytywania zanieczyszczeń i rozkładania ich na nietoksyczne formy.

Na przykład mają Twórz specjalistyczne membrany Zintegruj z nanocząstkami żelaza, aby Wychwytuj zanieczyszczenia chlorowanetakich jak trichloroetylen (TCE) i tetrachlorek węgla, a także membrany zawierające techniczne materiały polimerowe Usunięcie PFOAlub PFOA. Zdaniem naukowców ich technologie wielokrotnego użytku oferują opłacalne strategie oczyszczania środowiska z zanieczyszczeń.

Bhattacharyya (po lewej) i stażysta SRP Francisco Leniz zaprojektowali funkcjonalne membrany do wychwytywania obu substancji polifluoroalkilowych w wodzie. (Zdjęcie: Ben Corwin, dzięki uprzejmości University of Kentucky SRP Center)

„W brytyjskiej SRP współpracujemy z wiodącymi naukowcami z różnych dyscyplin oraz współpracujemy z wykładowcami i studentami w zakresie toksykologii, żywienia i zdrowia” – powiedział Bhattacharya. „To pozwala nam rozszerzyć zastosowanie tradycyjnych membran i technologii uzdatniania wody, aby zrobić coś nowego i ekscytującego”.

Czerpiąc z dziesięcioleci doświadczenia i wiedzy eksperckiej w różnych dyscyplinach, zespół był w stanie szybko przestawić się na opracowanie błon, które mogłyby leczyć koronawirusa. Takie podejście może umożliwić im dalsze sprostanie nowym i pojawiającym się wyzwaniom w zakresie zdrowia publicznego.

„Multidyscyplinarne podejście SRP ma na celu zachęcanie do innowacyjnego myślenia przy jednoczesnym wspieraniu współpracy i infrastruktury, które zapewniają naszym stypendystom elastyczność w rozwiązywaniu pojawiających się problemów” – powiedziała dr Heather Henry, dyrektor ds. Naukowców zajmujących się zdrowiem w NIEHS SRP. „Zespół UK SRP Centre jest doskonałym przykładem tej zwinności w pracy”.

cytat: Mills R, Vogler RJ, Bernard M, Concolino J, Hersh LB, Wei Y, Hastings JT, Dziubla T, Baldridge KC, Bhattacharyya D. Wychwytywanie aerozolu i inaktywacja białka indukowanego koronawirusem przez błony aktywnego enzymu przeciwwirusowego. Wspólna Mater 3, 34 (2022). https://doi.org/10.1038/s43246-022-00256-0.

(Adeline Lopez jest pisarką naukową w MDB Inc., wykonawcą programu badawczego NIEHS Superfund Research Program.)