Экологический фактор — июль 2022 г.: противовирусные мембраны повышают способность масок останавливать COVID

Комбинируя нанотехнологии с противовирусными материалами, исследователи разработали новые синтетические мембраны, которые могут инактивировать вирус SARS-CoV-2, ответственный за пандемию COVID-19. Исследователи говорят, что эти передовые материалы также фильтруют вирус из воздуха в помещении, что вместе может помочь уменьшить передачу SARS-CoV-2 и других вирусов.

Согласно результатам, опубликованным 24 мая в журнале Communications Materials, маски, изготовленные из этого нового материала, могут блокировать до 98% вирусных частиц, превосходя по своим характеристикам маски стандарта N95.

Проект, финансируемый Исследовательской программой NIEHS Superfund Research Program (SRP) и Исследовательской программой быстрого реагирования Национального научного фонда, основан на предыдущей команде. Исследования, финансируемые SRP(https://tools.niehs.nih.gov/srp/programs/Program_detail.cfm?Project_ID=P42ES0073805742) Разработать мембраны, удаляющие опасные химические вещества из воды.

Как это работает

Мембраны имеют наноразмерные поры, которыми можно манипулировать, придавая им разный размер и толщину, создавая губчатую структуру, которая захватывает частицы размером с коронавирус. Кроме того, новые мембраны покрыты антивирусными ферментами, которые эффективно нейтрализуют вирус.

Старший автор исследования сказал: «Новый коронавирус покрыт белковыми шипами в форме булавы, что придает ему вид короны». Дибакар Бхаттачарья, доктор философии.(https://tools.niehs.nih.gov/srp/people/details.cfm?Person_ID=4369)подчиненный Университет Кентукки (Великобритания) SRP Центр(https://tools.niehs.nih.gov/srp/programs/Program_detail.cfm?Project_ID=P42ES007380)в История успеха НИЭХС. Белковые мутации позволяют вирусу проникать в клетки-хозяева один раз в организме. Эта новая мембрана содержит ферменты, которые прикрепляются к белковым белкам и нейтрализуют их, убивая вирус».

В предыдущей работе группа подтвердила, что его фиброзные мембраны полые. Фильтрация частиц коронавируса из воздуха в помещении. Теперь они продемонстрировали, что мембраны превосходят используемые в настоящее время маски и быстро отключают SARS-CoV-2.

«Наши мембраны демонстрируют эффективность фильтрации более 98%, — сказал Бхаттачарья. «Даже без антивирусных ферментов мембраны обеспечивали фактор защиты, в несколько раз превышающий стандарт Управления по охране труда для масок N95. Добавление фермента может инактивировать вирус в течение 30 секунд».

Команда подсчитала, что маски, изготовленные из этого материала, будут аналогичны по стоимости обычным маскам N95, но их можно будет эффективно использовать в течение нескольких дней, что сократит количество отходов, попадающих на свалки. По мнению ученых, их специализированные мембраны могут стать важными инструментами для ограничения распространения инфекции и защиты здоровья человека во время этих и будущих эпидемий.

Постдокторский научный сотрудник SRP Кевин Болдридж, доктор философии, ведущий автор исследования по очистке воздуха в помещении, в лаборатории. (Фото предоставлено Центром SRP Университета Кентукки)

Разворот для борьбы с возникающими угрозами

Бхаттачарья, который более 20 лет финансируется NIEHS, и его исследовательская группа известны разработкой инновационных материалов для улавливания загрязняющих веществ и их расщепления на нетоксичные формы.

Например, у них Создание специализированных мембран Интеграция с наночастицами на основе железа для Улавливание хлорированных загрязнителейтакие как трихлорэтилен (ТХЭ) и четыреххлористый углерод, а также мембраны, содержащие инженерные полимерные материалы. Удаление ПФОКили ПФОК. По словам исследователей, их многоразовые технологии предлагают экономически эффективные стратегии очистки загрязняющих веществ в окружающей среде.

Бхаттачарья (слева) и стажер SRP Франсиско Лениз разработали функциональные мембраны для улавливания обоих полифторалкильных веществ в воде. (Фото Бена Корвина, любезно предоставлено Центром SRP Университета Кентукки)

«В UK SRP мы взаимодействуем с ведущими исследователями из различных дисциплин и сотрудничаем с преподавателями и студентами в области токсикологии, питания и здоровья», — сказал Бхаттачарья. «Это позволяет нам расширить использование традиционных мембран и технологий очистки воды, чтобы сделать что-то новое и интересное».

Опираясь на многолетний опыт и знания в разных областях, команда смогла быстро перейти к разработке мембран, которые могли бы лечить коронавирус. Такой подход может позволить им продолжать решать новые и возникающие проблемы общественного здравоохранения.

«Многодисциплинарный подход SRP разработан для поощрения новаторского мышления при одновременном развитии сотрудничества и инфраструктуры, которая дает нашим грантополучателям гибкость для решения возникающих проблем», — сказала Хизер Генри, доктор философии, директор по научным исследованиям в области здравоохранения в NIEHS SRP. «Команда UK SRP Center является ярким примером такой гибкости в работе».

цитата: Миллс Р., Фоглер Р.Дж., Бернард М., Конколино Дж., Херш Л.Б., Вей Ю., Гастингс Дж.Т., Дзюбла Т., Болдридж К.С., Бхаттачария Д.. Аэрозольный захват и инактивация коронавирус-индуцированного белка мембранами активного противовирусного фермента. Общий материал 3, 34 (2022). https://doi.org/10.1038/s43246-022-00256-0.

(Аделина Лопес — научный писатель в MDB Inc., подрядчик исследовательской программы NIEHS Superfund.)