Op extreem kleine schaal kan schijn bedriegen. Hoewel je op het eerste gezicht waterlelies zou kunnen zien drijven op een rustige vijver, is deze afbeelding eigenlijk een slimme bewerking van een momentopname die met een scanning-elektronenmicroscoop is gemaakt.

In werkelijkheid zijn de groene vlekken slechts enkele micrometers groot - kleiner dan de breedte van een mensenhaar. Ze vormen een oppervlaktecoating die is ontwikkeld om de overdracht van SARS-CoV-2, het virus dat COVID-19 veroorzaakt, te beperken. De coating is samengesteld uit een op zilver gebaseerd materiaal dat op een glazen oppervlak is aangebracht. De lotusbloem was echter een extra artistieke flair dankzij beeldbewerkingssoftware.

Mohsen Hosseini, Ph.D. kandidaat in chemische technologie, en William Ducker, hoogleraar chemische technologie, hebben onlangs een prijs gewonnen in de National Nanotechnology Coordinated Infrastructure (NNCI)-afbeeldingswedstrijd met deze afbeelding. Zowel Hosseini als Ducker zijn aangesloten bij het Macromolecules Innovation Institute (MII).

Hun overwinning was in de categorie 'meest grillig'.

"Als onderdeel van de striktheid die betrokken is bij wetenschappelijk onderzoek, ben ik altijd voorzichtig om de nauwkeurigheid van mijn oorspronkelijke resultaten te behouden", zei Hosseini. "Deze wedstrijd was echter erg bevrijdend. Het gaf me de kans om mijn scanning-elektronenmicroscopieresultaten te gebruiken en deze legitiem te wijzigen op elke manier die ik koos. Het was bevrijdend en leuk om mijn artistieke stijl uit te drukken. Het resultaat is geen Monet , maar ik ben blij dat mensen het leuk vonden."

De beeldwedstrijd, getiteld "Plenty of Beauty at the Bottom", wordt jaarlijks georganiseerd door NNCI ter viering van Nationale Nano-dag, die plaatsvond op 9 oktober 2021. De NNCI, gefinancierd door de National Science Foundation, is een netwerk van 16 sites in het hele land die zich inzetten voor het ondersteunen van onderzoek en ontwikkeling op het gebied van nanowetenschap en nanotechnologie. Het NanoEarth-centrum van Virginia Tech maakt deel uit van dat netwerk en werkt aan de verbetering van de infrastructuur voor nanotechnologie op aarde en in het milieu. Dit beeld werd vastgelegd met behulp van een scanning-elektronenmicroscoop (SEM) die deel uitmaakt van het Nanoscale Characterization and Fabrication Laboratory (NCFL) in het Virginia Tech Corporate Research Center. Deze SEM is de nieuwste toevoeging aan de instrumentensuite van de NCFL, een initiatief van het Institute for Critical Technology and Applied Science. De NCFL geeft onderzoekers van de hele universiteit toegang tot geavanceerde instrumentatie, waaronder ultramoderne elektronenmicroscopen, optische microscopen en verschillende spectroscopische technieken.

De ontwikkeling van de beschermende oppervlaktecoating begon meer dan een jaar geleden, toen de pandemie van het coronavirus zich nog in de beginfase bevond. Werkend in een team met een andere promovendus, Saeed Behzadinasab, was het doel van de onderzoekers om een ​​manier te vinden om de verspreiding van COVID-19 via besmette oppervlakken te voorkomen. De coating die ze produceerden, kan het virus (SARS-CoV-2) met succes inactiveren wanneer het op een vast oppervlak terechtkomt, zodat wanneer een persoon later het oppervlak aanraakt, het virus hem niet kan infecteren.

Bij het bestuderen van hoe hun oppervlaktecoating zich gedraagt ​​en presteert, hebben de onderzoekers er beelden van vastgelegd op microschaal. Hosseini legde uit:"De uitnodiging voor de NNCI-wedstrijd motiveerde me om een ​​van de scanning-elektronenmicroscoopafbeeldingen van mijn coatings te selecteren en deze te bewerken volgens de criteria van de wedstrijd. Mijn brein zat vol met ideeën sinds ik onlangs een omslag had ontworpen die werd toegekend aan ons artikel gepubliceerd in ACS Biomaterials Science &Engineering . Ik kwam binnen enkele minuten op een lotus-idee en dat werkte heel goed."

Interessant is dat de onderzoekers oorspronkelijk een bruine coating hadden ontwikkeld die veelbelovend was. Na tests met consumenten werd echter duidelijk dat het publiek eerder een transparante coating zou gebruiken in plaats van een bruine. Duckers onderzoeksgroep werd geïnspireerd om nog een coating te maken, die dit keer transparant zou zijn. Zoals Hosseini het uitdrukte:"Het is ironisch dat de onzichtbare coating uiteindelijk het onderwerp van beeldende kunst is geworden en er zelfs een prijs voor heeft gekregen."

Ducker en Hosseini werkten samen met Joseph Falkinham en Myra Williams van de afdeling Biologische Wetenschappen om de coating te testen op een verscheidenheid aan andere ziekteverwekkende micro-organismen. Het bleek bijzonder effectief tegen verschillende bacteriën, waaronder MRSA, een lastige antibioticaresistente bacterie die ziekenhuizen plaagt.

Met zijn transparante uiterlijk en zijn brede antimicrobiële effectiviteit is de coating nu een sterke kandidaat voor commercialisering. Ducker heeft inderdaad een bedrijf opgericht dat zich toelegt op de productie van deze oppervlaktecoating op grotere schaal.

Hosseini en Ducker zijn er trots op dat hun imago wordt gedeeld met de nationale nanowetenschapsgemeenschap. De erkenning toont een waardering voor hun harde werk, naast hun grillige perspectief. Volgens NanoEarth-assistent-directeur Tonya Pruitt:"Virginia Tech heeft in de loop der jaren een aantal uitstekende inzendingen gehad voor de NNCI-beeldwedstrijd, maar dit is het eerste jaar dat we een winnaar hebben." + Verder verkennen

Binnen een uur inactiveert de oppervlaktecoating van de professor het virus dat COVID-19 veroorzaakt