Nanoveiligheidsonderzoekers aan de Harvard T.H. Chan School of Public Health heeft een nieuwe interventie ontwikkeld om infectieziekten te bestrijden door de lucht om ons heen effectiever te desinfecteren, Ons eten, onze handen, en al het andere dat de microben herbergt die ons ziek maken. De onderzoekers, van het School's Centre for Nanotechnology and Nanotoxicology, werden geleid door universitair hoofddocent aërosolfysica Philip Demokritou, directeur van het centrum, en eerste auteur Runze Huang, een postdoctoraal fellow daar. Ze gebruikten een nano-enabled platform dat in het centrum is ontwikkeld om kleine, verneveld water nonodruppels die niet-giftige, op de natuur geïnspireerde desinfectiemiddelen waar gewenst. Demokritou sprak met de Gazette over de uitvinding en de toepassing ervan op handhygiëne, die onlangs werd beschreven in het tijdschrift ACS Sustainable Chemistry and Engineering.

GAZETTE:Geef ons een snel overzicht van het probleem dat u probeert op te lossen.

DEMOKRITOU:Als je teruggaat naar de jaren '60 en de uitvinding van veel antibiotica, we dachten dat het hoofdstuk over infectieziekten zou worden gesloten. Natuurlijk, 60 jaar later, we weten nu dat dat niet waar is. Besmettelijke ziekten zijn nog steeds in opkomst. Micro-organismen zijn slimmer dan we dachten en ontwikkelen nieuwe stammen. Het is een constante strijd. En als ik het heb over infectieziekten, Ik heb het vooral over door de lucht en door voedsel overgedragen ziekten:griep en tuberculose zijn door de lucht overgedragen ziekten, aandoeningen van de luchtwegen, die miljoenen doden per jaar veroorzaken. Door voedsel overgedragen ziekten doden ook 500, 000 mensen per jaar en kost onze economie miljarden dollars.

GAZETTE:Diarreeziekten zijn grote moordenaars van kinderen, te.

DEMOKRITOU:Het is een groot probleem, vooral in ontwikkelingslanden met gefragmenteerde gezondheidszorgstelsels.

GAZETTE:Wat is er mis met hoe we onze handen desinfecteren?

DEMOKRITOU:We horen de hele tijd dat je je handen moet wassen. Het is een primaire maatregel om infectieziekten terug te dringen. Recenter, we gebruiken ook antiseptica. Alcohol is oké, maar we gebruiken ook andere chemicaliën zoals triclosan en chloorhexadine. Er is onderzoek dat deze chemicaliën in verband brengt met de toename van antimicrobiële resistentie. onder andere nadelen. In aanvulling, sommige mensen zijn gevoelig voor veelvuldig wassen en wrijven met chemicaliën. Dat is waar nieuwe benaderingen in het spel komen. Dus, in de afgelopen vier of vijf jaar, we hebben geprobeerd om op nanotechnologie gebaseerde interventies te ontwikkelen om infectieziekten te bestrijden.

GAZETTE:Dus de technologie die hier bij betrokken is - de kunstmatige waternanostructuren - is een paar jaar oud. Wat is er nieuw is de applicatie?

DEMOKRITOU:We hebben de tools om deze kunstmatige nanomaterialen te maken en, in dit specifieke geval, we kunnen water nemen en er een geconstrueerd waternanodeeltje van maken, die zijn dodelijke lading draagt, voornamelijk niet-toxisch, op de natuur geïnspireerde antimicrobiële middelen, en doodt micro-organismen op oppervlakken en in de lucht.

Het is vrij eenvoudig, je hebt 12 volt gelijkstroom nodig, en we combineren dat met elektrospray en ionisatie om water in een nanoaerosol te veranderen, waarin deze kunstmatige nanostructuren in de lucht worden opgehangen. Deze waternanodeeltjes hebben unieke eigenschappen vanwege hun kleine formaat en bevatten ook reactieve zuurstofsoorten. Dit zijn hydroxylradicalen, peroxiden, en zijn vergelijkbaar met wat de natuur in cellen gebruikt om ziekteverwekkers te doden. Deze nanodeeltjes, met opzet, dragen ook een elektrische lading, wat de oppervlakte-energie verhoogt en de verdamping vermindert. Dat betekent dat deze kunstmatige nanostructuren urenlang in de lucht kunnen blijven hangen. Wanneer de lading verdwijnt, ze worden waterdamp en verdwijnen.

Zeer onlangs, we begonnen deze structuren als drager te gebruiken, en we kunnen nu door de natuur geïnspireerde antimicrobiële stoffen in hun chemische structuur opnemen. Deze zijn niet super giftig voor de mens. Bijvoorbeeld, mijn grootmoeder in Griekenland ontsmet haar oppervlakken met citroensap - citroenzuur. Of, in melk - en ook gevonden in tranen - is een ander zeer krachtig antimicrobieel middel dat lysozym wordt genoemd. Nisine is een ander door de natuur geïnspireerd antimicrobieel middel dat bacteriën afgeven wanneer ze concurreren met andere bacteriën. De natuur voorziet ons van een heleboel niet-toxische antimicrobiële stoffen die, als we een manier kunnen vinden om ze gericht af te leveren, precieze manier, het werk kan doen. Het is niet nodig om nieuwe en potentieel giftige chemicaliën uit te vinden. Laten we naar de apotheek en winkel van de natuur gaan.

Als we deze op de natuur geïnspireerde antimicrobiële stoffen in de kunstmatige waternanostructuren stoppen, hun antimicrobiële potentie neemt dramatisch toe. Maar dat doen we zonder enorme hoeveelheden antimicrobiële middelen te gebruiken, ongeveer 1 procent of 2 procent per volume. Het grootste deel van de kunstmatige water-nanostructuur is nog steeds water.

Op dit punt, deze geconstrueerde structuren bevatten antimicrobiële stoffen en zijn geladen, en we kunnen de lading gebruiken om ze naar oppervlakken te leiden door een zwak elektrisch veld aan te leggen. Je kunt ze ook in de lucht loslaten - ze zijn zeer mobiel - en ze kunnen zich verplaatsen en het griepvirus inactiveren, bijvoorbeeld.

GAZETTE:Hoe zou dit werken met voedsel?

DEMOKRITOU:Dit nano-enabled platform kan ook worden gebruikt als interventietechnologie voor voedselveiligheidstoepassingen. Als het gaat om het desinfecteren van ons voedsel, we gebruiken nog steeds archaïsche benaderingen die in de jaren '50 zijn ontwikkeld. Bijvoorbeeld, vandaag zetten we onze verse producten in op chloor gebaseerde oplossingen, die resten achterlaten die de gezondheid in gevaar kunnen brengen. Het laat bijproducten achter, die giftig zijn, en je moet ook een manier vinden om ermee om te gaan.

In plaats daarvan, je kunt de water-nano-aërosolen gebruiken die nanogram-niveaus van een actief ingrediënt bevatten - op de natuur geïnspireerd en niet giftig - en ons voedsel desinfecteren. Momenteel, deze nieuwe uitvinding wordt onderzocht voor gebruik - van de boerderij tot de vork - om de voedselveiligheid en kwaliteit te verbeteren.

GAZETTE:Dus als je het op voedsel gebruikt, je zou de nanodeeltjes in wezen op een krop sla spuiten, bijvoorbeeld?

DEMOKRITOU:Het hangt af van de toepassing. U kunt deze technologie in uw koelkast plaatsen, en het doodt microben op voedseloppervlakken en in de lucht daar en verbetert de voedselveiligheid. Het zal ook de houdbaarheid verlengen, die verband houdt met bederfmicro-organismen. U kunt deze technologie ook gebruiken voor luchtdesinfectie. Het enige wat je nodig hebt is 12 volt gelijkstroom, die u kunt voeden via de USB-poort van uw computer. Stel je voor dat je in een trein zit en je genereert een onzichtbaar schild van deze kunstmatige water-nanostructuren dat je beschermt en het risico op griep minimaliseert.

GAZETTE:Als je met een stel zieke mensen in de trein zit?

DEMOKRITOU:Precies, of in een vliegtuig, overal waar je micro-organismen hebt. De meeste vliegtuigen recirculeren de lucht, en er is maar één zieke man nodig - hij hoeft niet naast je te zitten - om ziek te worden. Helaas, dat is een groot probleem. De nieuwere vliegtuigen hebben filtratie om sommige van deze ziekteverwekkers te verwijderen. Maar dit is een zeer veelzijdige technologie die je zo goed als met je mee kunt nemen.

GAZETTE:Laten we het hebben over handhygiëne.

DEMOKRITOU:We weten dat handhygiëne erg belangrijk is, maar naast de nadelen van wassen met water of het gebruik van chemicaliën, de luchtdrogers die vaak in de badkamer worden gebruikt, kunnen microben vernevelen en terug in de lucht en zelfs terug op uw handen brengen. Er is dus ruimte om deze kunstmatige water-nanostructuren te gebruiken en een alternatief te ontwikkelen dat lucht- en waterloos is, omdat het picogram-niveaus van water gebruikt, je handen worden nooit nat.

GAZETTE:Dus je wast je handen, water gebruiken. Maar ze worden niet nat?

DEMOKRITOU:Precies. En het desinfecteert handen in een kwestie van 15-20 seconden, zoals aangegeven in onze recent gepubliceerde studie.

GAZETTE:Wat een aanvraag betreft, zie je iets dat lijkt op de handdrogers die we allemaal gebruiken bij stopplaatsen op de snelweg? Enkel en alleen, als je je handen erin steekt, het waait niet? Voel je helemaal niets?

DEMOKRITOU:Je voelt niets. Dat is het probleem; dit is als magie. Je ziet het niet; je voelt niet; je ruikt niet; maar je handen zijn ontsmet.

GAZETTE:Dus hoe weten mensen dat er iets is gebeurd? Als mensen willen we een soort van stimulatie.

DEMOKRITOU:We zouden een licht en muziek kunnen plaatsen om mensen te vermaken, maar niemand kan een deeltje van 25 nanometer zien. We zijn verheugd om te zien dat er vanuit de industrie interesse is om deze technologie voor handhygiëne op de markt te brengen. Misschien hebben we binnenkort een airless, waterloze apparaten die over de hele linie kunnen worden gebruikt, hoewel niet noodzakelijk in de badkameromgeving. Dit kan een op batterijen werkend apparaat zijn, het kan rond luchthavens en andere plekken worden geplaatst waar mensen geen tijd of toegang tot water hebben om hun handen te wassen.

Dit verhaal is gepubliceerd met dank aan de Harvard Gazette, De officiële krant van Harvard University. Voor aanvullend universiteitsnieuws, bezoek Harvard.edu.