روشی جالب برای پاره کردن ویروس ها/ راه حلی برای نظافت سطوح و نگرانی های بهداشتی/ طبیعت دوباره راهکار داد؛ این بار بال زنجره (+تصاویر)

عصر ایران- تصور کنید طی یک روز چند سطح را لمس می کنید، از پیشخوان آشپزخانه گرفته تا میله دستگیره در اتوبوس یا قطار، میز کار و صفحه تلفن هوشمند. طیف وسیعی از ویروس های خطرناک و دیگر میکروب ها می توانند به راحتی از طریق این سطوح منتقل شوند.

مسیر معمول عفونت شامل لمس یک سطح آلوده و سپس لمس چشم ها، بینی یا دهان است.

البته امکان تمیز کردن سطوح با محصولات شیمیایی وجود دارد. اما این مواد می توانند از بین بروند، به محیط زیست آسیب بزنند یا به مقاومت ضد میکروبی کمک کنند، وضعیتی که در آن میکروب ها به دلیل قرار گرفتن مکرر در معرض مواد دیگر به داروها پاسخ نمی دهند.

در مطالعه جدیدی که در نشریه Advanced Science منتشر شد، گروهی از محققان موسسه فناوری سلطنتی ملبورن یک سطح پلاستیکی نازک با ویژگی های بسیار ریز در مقیاس نانو ساخته اند، در حد یک میلیاردم متر، که سطح بافت دار بال حشرات را تقلید می کند و می تواند ویروس ها را به صورت فیزیکی پاره کند، به طور مشخص ویروس پارا آنفلوانزای انسانی نوع 3 (HPIV-3).

ویروس پارا آنفلوانزای انسانی نوع 3 (HPIV-3) یکی از انواع ویروس‌ های پارا آنفلوانزا است که باعث عفونت ‌های دستگاه تنفسی فوقانی و تحتانی می ‌شود. این ویروس با وجود نام مشابه، با آنفلوانزای فصلی متفاوت است و اغلب عامل بیماری‌های تنفسی جدی ‌تر در کودکان است.

تصاویر این مطلب مربوط به موسسه فناوری سلطنتی ملبورن است.

تصویر میکروسکوپی از یک سلول ویروسی که توسط سطح دارای بافت نانو پاره می شود.

این ماده جدید یک راه ارزان و قابل گسترش ارائه می دهد تا سطوحی مانند تلفن ها و تجهیزات بیمارستانی بسیار کمتر باعث انتقال بیماری شوند. روش های فعلی برای مقابله با انتشار ویروس ها از طریق سطوح معمولا شامل تمیز کردن برای حذف آلودگی های قابل مشاهده و ضد عفونی برای از بین بردن آلودگی های پنهان است.

مواد ضد عفونی کننده باید برای مدتی مرطوب باقی بمانند تا میکروب ها را از بین ببرند. این موضوع در برخی شرایط واقعی می تواند چالش برانگیز باشد. همچنین سطوح می توانند به سرعت دوباره آلوده شوند وقتی افراد دیگر آن ها را لمس می کنند. و ضد عفونی کردن اغلب شامل استفاده از مواد شیمیایی قوی است که می تواند به تجهیزات و محیط زیست آسیب بزند.

دانشمندان پیش از این روش هایی برای ایجاد تغییر در سطوح با هدف مقابله با ویروس ها توسعه داده اند. این روش ها اغلب شامل استفاده از موادی مانند گرافن یا اسید تانیک و دیگر عوامل طبیعی در تجهیزات محافظتی مانند ماسک ها، دستکش ها، عینک های محافظ، کلاه ایمنی و دستگاه های تنفسی است.

این پوشش ها کارآمد هستند. اما می توانند برای سلامت انسان خطر داشته باشند. همچنین به دلیل نشت مواد شیمیایی می توانند برای محیط زیست خطرناک باشند و با گذشت زمان و کاهش قدرت مواد فعال، کارایی آن ها کاهش پیدا می کند.

دکتر ناتالی بورگ یک نمونه از ورق سیلیکونی دارای نانو نوک ها را بررسی می کند.

مسیر تحقیقات برای ساخت سطحی که ویروس ها را از بین ببرد بیش از یک دهه پیش آغاز شد.

در ابتدا هدف ساخت سطحی بسیار صاف بود تا میکروب ها به سادگی از روی آن سر بخورند. اما برخلاف انتظار متوجه شدند باکتری ها به راحتی به سطوح بسیار صاف در مقیاس نانو می چسبند.

طبیعت نمونه هایی از سطوح بدون باکتری ارائه می دهد. برای مثال بال های دفع کننده آب در زنجره ها و سنجاقک ها. در حالی که این بال ها خود تمیز شونده هستند، عملکرد اصلی آن ها بیشتر به عنوان عامل طبیعی از بین برنده باکتری است تا صرفا دفع کننده آن. یعنی آن ها باکتری ها را از بین می برند. بال های زنجره می توانند باکتری ها را نابود کنند.

زنجره

عوامل طبیعی از بین برنده باکتری، موادی با منشا طبیعی هستند که می توانند میکروب ها را از بین ببرند، نه فقط رشد آن ها را متوقف کنند.

آزمایش هایی که دانشمندان در این مطالعه با بال های پوشیده شده از طلا انجام دادند نشان داد این اثر از بین برنده باکتری ناشی از شیمی سطح نیست، بلکه به ساختار سطح مربوط می شود. ساختارهای فیزیکی در مقیاس نانو روی سطح باعث می شوند غشای سلول باکتری کشیده شده و پاره شود.

تحقیقات قبلی نیز نشان داد سطوح سیلیکونی پوشیده شده با نانو برجستگی ها می توانند ویروس ها را در تماس از بین ببرند. اما سخت بودن این ماده استفاده از آن را در اشیای پیچیده محدود می کند. در این مطالعه جدید، این مشکل را با ساخت ماده ای حل کردند که ویروس ها را از بین می برد و در عین حال سبک، مقرون به صرفه و انعطاف پذیر است.

این ماده یک فیلم نازک اکریلیک است که با هزاران ستون بسیار ریز پوشیده شده است. این سطوح در لمس صاف به نظر می رسند، اما این ستون های نانو پوسته بیرونی ویروس را می گیرند و می کشند تا پاره شود. این فرایند از طریق نیروی مکانیکی باعث از بین رفتن ویروس ها می شود.

آزمایش های آزمایشگاهی با ویروس HPIV-3 که باعث برونشیولیت و ذات الریه می شود نشان داد تا 94 درصد از ذرات ویروسی در عرض یک ساعت پس از تماس با این ماده پاره یا به طوری آسیب می بینند.

یک ویروس روی سطح سیلیکونی دارای نانو نوک، با بزرگنمایی 65000 برابر. بعد از یک ساعت، این ویروس شروع به نشت مواد داخلی خود کرده است.

دانشمندان متوجه شدند فاصله بین ستون های نانو اهمیت بسیار بیشتری از ارتفاع آن ها دارد و ستون هایی که با فاصله حدود 60 نانومتر از هم قرار دارند بهترین عملکرد را دارند.

قالبی که برای ساخت این ماده استفاده شد به راحتی قابل توسعه است و می تواند فرصت های صنعتی گسترده ای ایجاد کند، از بسته بندی مواد غذایی گرفته تا سیستم های حمل و نقل عمومی و تجهیزات بیمارستانی و میزهای اداری.

یک ویروس روی سطح سیلیکونی دارای نانو نوک، با بزرگنمایی 65000 برابر. بعد از شش ساعت به طور کامل از بین رفته است.

سطوح دارای ساختار نانو برای دوام طراحی شده اند. اما مانند هر ماده دیگری در معرض تنش های فیزیکی، شیمیایی و محیطی قرار دارند و با گذشت زمان دچار فرسایش می شوند.

هنوز موارد زیادی در مسیر یافتن سطوح بدون میکروب باقی مانده است. اما این سطوح بافت دار در مقیاس نانو پتانسیل بسیار زیادی در مقابله با ویروس ها دارند و یک جایگزین برای روش های سنتی مبتنی بر مواد شیمیایی ارائه می دهند.

تیم ایوانووا همراه با نویسنده مسئول مطالعه، پروفسور النا ایوانووا (سوم از چپ) و نویسنده اول مطالعه، سمسون ماه (دوم از راست).

گردآوری و ترجمه: مازیار دانیالی

چه شد که ماکیاولی به توجیه وسیله برای رسیدن به هدف رسید؟

بیشتر بخوانید:

۱۰ سوال علمی که هیچ وقت جواب آن‌ها را پیدا نخواهیم کرد

تماشاخانه

«نبرد آوسترلیتز» حیله بزرگ ناپلئون که یک سپاه را روی دریاچه غرق کرد

ایران من ؛ از دل تاریخی کهن تا حال ایران امروز ما

فیلم های دیگر