Een team van onderzoekers van de URV en de RMIT University (Australië) heeft een oppervlak ontworpen en vervaardigd dat mechanische middelen gebruikt om het infectieuze potentieel van virussen te verminderen. Het kunstmatige oppervlak, gemaakt van silicium, bestaat uit een reeks kleine puntjes die de structuur van virussen beschadigen wanneer ze ermee in contact komen. Het werk is gepubliceerd in het tijdschrift ACS Nano .

Uit het onderzoek is gebleken hoe deze processen werken en dat ze voor 96% effectief zijn. Het gebruik van deze technologie in omgevingen waarin potentieel gevaarlijk biologisch materiaal aanwezig is, zou laboratoria gemakkelijker te controleren en veiliger maken voor de professionals die er werken.

Spike de virussen om ze te doden. Dit ogenschijnlijk ongekunstelde concept vereist aanzienlijke technische expertise en heeft één groot voordeel:een hoog virusdodend potentieel waarvoor geen chemicaliën nodig zijn. Het proces van het maken van de virusdodende oppervlakken begint met een gladde metalen plaat, die wordt gebombardeerd met ionen om materiaal strategisch te verwijderen.

Het resultaat is een oppervlak vol naalden van 2 nanometer dik (30.000 passen in een haar) en 290 hoog. "In dit geval hebben we silicium gebruikt omdat het technisch gesproken minder ingewikkeld is dan andere metalen", legt Vladimir Baulin uit, onderzoeker van de afdeling Fysische en Anorganische Chemie van de URV.

Deze procedure is niet nieuw voor Baulin, die de afgelopen tien jaar mechanische methoden heeft bestudeerd voor het bestrijden van pathogene micro-organismen, geïnspireerd door de wereld van de natuur. "De vleugels van insecten zoals libellen of krekels hebben een nanometrische structuur die bacteriën en schimmels kunnen doorboren", legt hij uit.

In dit geval zijn virussen echter een orde van grootte kleiner dan bacteriën, dus de naalden moeten overeenkomstig kleiner zijn als ze enig effect op hen willen hebben. Een voorbeeld hiervan is hPIV-3, het voorwerp van studie van dit onderzoek, dat luchtweginfecties zoals bronchiolitis, bronchitis of longontsteking veroorzaakt.

De zogenaamde para-influenzavirussen veroorzaken een derde van alle acute luchtweginfecties en worden in verband gebracht met infecties van de lagere luchtwegen bij kinderen. “Behalve dat het een epidemiologisch belangrijk virus is, is het ook een modelvirus dat veilig te hanteren is, omdat het bij volwassenen geen potentieel dodelijke ziekten veroorzaakt”, zegt Baulin.

Het proces waarbij virussen hun besmettelijke vermogen verliezen wanneer ze in contact komen met het nanogestructureerde oppervlak, werd door het onderzoeksteam in theoretische en praktische termen geanalyseerd.

De URV-onderzoekers, Vladimir Baulin en Vassil Tzanov, gebruikten de eindige elementenmethode – een computationele methode die het oppervlak van het virus verdeelt en elk fragment onafhankelijk verwerkt – om de interacties tussen de virussen en de naalden en hun gevolgen te simuleren. Tegelijkertijd voerden de onderzoekers van de RMIT Universiteit een praktische experimentele analyse uit, waarbij ze het virus blootstelden aan het nanogestructureerde oppervlak en de resultaten observeerden.

Uit de bevindingen blijkt dat deze methode uiterst effectief is en binnen zes uur 96% van de virussen uitschakelt die in contact komen met het oppervlak. Het onderzoek heeft bevestigd dat de oppervlakken een virusdodend effect hebben vanwege het vermogen van de naalden om virussen te vernietigen of uit te schakelen door hun externe structuur te beschadigen of het membraan te doorboren.

Het gebruik van deze technologie in risicovolle omgevingen zoals laboratoria of gezondheidscentra waar potentieel gevaarlijk biologisch materiaal aanwezig is, zou het gemakkelijker maken om infectieziekten in te dammen en deze omgevingen veiliger te maken voor onderzoekers, gezondheidswerkers en patiënten.

Meer informatie: Samson W. L. Mah et al., Doorboring van het menselijke para-influenzavirus door nanogestructureerde oppervlakken, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c07099

Journaalinformatie: ACS Nano

Aangeboden door Universiteit van Rovira i Virgili