Als een ademdruppel van een met COVID-19 geïnfecteerde persoon op een oppervlak terechtkomt, het wordt een mogelijke bron van ziekteverspreiding. Dit staat bekend als de fomite-route van ziekteverspreiding, waarin de waterige fase van de ademhalingsdruppel dient als medium voor de overleving van het virus.

De levensduur van de ademhalingsdruppel bepaalt hoe groot de kans is dat een oppervlak een virus verspreidt. Terwijl 99,9% van de vloeistofinhoud van de druppel binnen enkele minuten verdampt, een resterende dunne film waardoor het virus kan overleven, kan worden achtergelaten.

Dit roept de vraag op:is het mogelijk om oppervlakken te ontwerpen om de overlevingstijd van virussen, inclusief het coronavirus dat COVID-19 veroorzaakt? In Fysica van vloeistoffen , IIT Bombay-onderzoekers presenteren hun werk en onderzoeken hoe de verdampingssnelheid van resterende dunne films kan worden versneld door de bevochtigbaarheid van oppervlakken af ​​te stemmen en er geometrische microtexturen op te creëren.

Een optimaal ontworpen oppervlak zal een virale lading snel doen afnemen, waardoor het minder waarschijnlijk bijdraagt ​​aan de verspreiding van virussen.

"Op het gebied van natuurkunde de vast-vloeibaar grensvlak-energie wordt verbeterd door een combinatie van onze voorgestelde oppervlakte-engineering en het vergroten van de onsamenhangende druk in de resterende dunne film, die het drogen van de dunne film zal versnellen, " zei Sanghamitro Chatterjee, hoofdauteur en een postdoctoraal onderzoeker op de afdeling werktuigbouwkunde.

De onderzoekers waren verrast om te ontdekken dat de combinatie van de bevochtigbaarheid van een oppervlak en de fysieke textuur de antivirale eigenschappen bepalen.

"Het continu afstemmen van een van deze parameters zou niet de beste resultaten opleveren, " zei Amit Agrawal, een co-auteur. "Het meest geleidende antivirale effect ligt binnen een geoptimaliseerd bereik van zowel bevochtigbaarheid als textuur."

Terwijl eerdere studies antibacteriële effecten rapporteerden door superhydrofobe (waterafstotende) oppervlakken te ontwerpen, hun werk geeft aan dat antiviraal oppervlakteontwerp kan worden bereikt door hydrofiliciteit van het oppervlak (trekt water aan).

"Ons huidige werk toont aan dat het ontwerpen van anti-COVID-19-oppervlakken mogelijk is, " zei Janini Murallidharan, een co-auteur. "We stellen ook een ontwerpmethodologie voor en bieden parameters die nodig zijn om oppervlakken te ontwerpen met de kortste overlevingstijden voor virussen."

De onderzoekers ontdekten dat oppervlakken met hogere en dicht op elkaar staande pilaren, met een contacthoek van ongeveer 60 graden, het sterkste antivirale effect of de kortste droogtijd vertonen.

Dit werk maakt de weg vrij voor het vervaardigen van antivirale oppervlakken die nuttig zullen zijn bij het ontwerpen van ziekenhuisapparatuur, medische of pathologische apparatuur, evenals vaak aangeraakte oppervlakken, zoals deurklinken, smartphoneschermen, of oppervlakken in gebieden die vatbaar zijn voor uitbraken.

"In de toekomst, ons model kan gemakkelijk worden uitgebreid tot luchtwegaandoeningen zoals influenza A, die zich verspreiden via fomite-overdracht, " zei Rajneesh Bhardwaj, een co-auteur. "Omdat we antivirale effecten hebben geanalyseerd door een generiek model, onafhankelijk van de specifieke geometrie van textuur, het is mogelijk om geometrische structuren te fabriceren op basis van verschillende fabricagetechnieken - gerichte ionenstralen of chemisch etsen - om hetzelfde resultaat te bereiken."