Ношение масок и других средств индивидуальной защиты (СИЗ) может замедлить распространение COVID-19. Центры по контролю и профилактике заболеваний рекомендуют всем носить маски в общественных местах, особенно там, где трудно поддерживать социальное дистанцирование. А работники здравоохранения надевают дополнительно халаты.
Тем не менее, все такие защитные средства имеют одну важную проблему: люди по-прежнему рискуют заразиться новым коронавирусом, если они случайно коснутся участков ткани, загрязненных вирусными частицами. Поэтому исследователи работают над созданием ткани, которая могла бы инактивировать или отталкивать коронавирусы, в идеале включая ту, которая вызывает COVID-19, и другие патогенные микроорганизмы.
По словам Чандана Сена, директора Центра регенеративной медицины и инженерии Индианы в Университете штата Индиана, люди могут передавать инфекционные частицы в руки, если они касаются передней части маски во время использования или когда они снимают халаты или другие средства индивидуальной защиты. Он и его коллеги разрабатывают способ обезвредить эти частицы и другие инфекционные агенты. По словам Сена, команда исследует «электрические» материалы, которые беспроводным способом «генерируют электрические поля на поверхности ткани». Эти поля могут нарушить поведение бактерий или вирусов на ткани.
«Красота этой [технологии] заключается в простом дизайне», – говорит он. Полиэфирный материал напечатан с чередующимися пятнами серебра и цинка, напоминающими горошек. Они имеют ширину от одного до двух миллиметров и расположены на расстоянии одного миллиметра друг от друга. Когда электрохимический материал сухой, он функционирует как обычная ткань. Но если он увлажняется, скажем, слюной, паром от кашляющей капли или других телесных жидкостей, то ионы в жидкости вызывают электрохимическую реакцию. Затем серебро и цинк генерируют слабое электрическое поле, которое поражает патогены на поверхности.
Исследователи совместно разработали материал с биотехнологической компанией Vomaris Innovations в 2012 году. В прошлом году они показали, что эту технологию можно использовать для лечения бактериальных биопленок в ранах. По словам Сена, в настоящее время проводятся клинические испытания для дальнейшей оценки эффективности ткани как Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов.
В ответ на пандемию COVID-19 команда Сена проверила свой существующий материал на другом штамме коронавируса, который вызывает респираторное заболевание у свиней, и на патогене, не имеющем отношения к типу, называемому лентивирусом. «Мы хотели знать, насколько широко этот принцип применим», – говорит он. В исследовании, опубликованном на сервере препринтов ChemRxiv в мае, команда Сена сообщила, что его электрическая ткань дестабилизировала оба вируса, оставляя их неспособными инфицировать клетки. Исследователи также планируют представить результаты в рецензируемый журнал.
Чтобы изучить действие ткани, они поместили жидкий раствор, содержащий вирусные частицы, на электротехническую ткань и полиэфирную контрольную ткань без металлических точек. После того, как капли были полностью поглощены, и образцы оставались в течение одной-пяти минут, исследователи извлекли вирусные частицы из обеих тканей и проверили, могут ли они по-прежнему заражать типы клеток, на которые они обычно нацелены.
«Представленные здесь данные показывают, что из общего количества вируса, который был извлечен, значительная часть была инактивирована», – говорит Джефф Карп, профессор медицины в Бригаме и Женской больнице в Бостоне и один из руководителей рабочей группы респираторов N95 в Массачусетский генерал Бригам Центр инноваций COVID. Карп, который не принимал участия в исследовании, добавляет, что исследователи не проверяли весь вирус, который они поместили на ткань. «Фактически, большая часть вируса не была извлечена из тканей, исследованных в этом исследовании», – говорит он. Сен отвечает, что его команда сконцентрировалась на отборе проб достаточного количества вирусных частиц, чтобы показать, что ткань сделала их неспособными инфицировать клетки. Исследователи извлекли примерно 44 процента частиц из образцов электротехнической ткани, которые отдыхали в течение одной минуты.
Способность материала к борьбе с вирусами не была специально протестирована на SARS-CoV-2, коронавирусе, который вызывает COVID-19. Однако выводы исследователей в отношении двух изученных ими вирусов дали им «надежду на то, что это может распространиться более широко», – говорит Сен. Он добавляет, что крупномасштабное производство электротехнической ткани уже возможно и что затраты на ее производство относительно низки. Он предполагает, что металлические точки могут быть напечатаны непосредственно на лицевых поверхностях масок. Или между передней частью маски и лицом пользователя может быть вставлена электротехническая ткань.
Если останавливающие вирус материалы СИЗ широко доступны, это может ограничить способность нового коронавируса к распространению. «Существует огромная неудовлетворенная потребность лучше понять способы передачи вируса, которые приводят к передаче вируса», – говорит Карп. «По мере того, как мы лучше понимаем это, возникает острая необходимость в разработке и быстром применении решений, которые могут уменьшить передачу».
Металлические точки – не единственный потенциальный подход. Пол Леу, директор лаборатории передовых материалов в университете Питтсбурга, и его коллеги разрабатывают текстильное покрытие, которое отталкивает биологические жидкости, белки и бактерии. Он также отталкивает один штамм аденовируса, который вызывает респираторное заболевание, и другой, который вызывает конъюнктивит , как сообщалось в ACS Applied Materials & Interfaces в апреле. Однако команда Леу также не тестировала материал с использованием самого нового коронавируса. «Главное при тестировании [покрытия] SARS-CoV-2 – это уровень биобезопасности, который вам необходим для его тестирования, потому что это очень опасно», – говорит он. Тем не менее, его команда планирует увидеть, насколько хорошо текстиль с таким покрытием отталкивает другой коронавирус.
По словам Лью, покрытие, которое остается отталкивающим даже после ультразвуковой мойки и очистки лезвием бритвы, может сделать СИЗ более безопасным для пользователей. Исследователи отмечают, что его также можно использовать на постельном белье, простынях и стульях для залов ожидания. Но Лей отмечает, что покрытие предназначено для использования с медицинским текстилем, который уже считается многоразовым. Его команда не проверяла его на одноразовых масках или N95, но он считает, что это может повредить их. Тем не менее, по его словам, покрытие могло бы хорошо работать для масок из ткани, таких как те, которые сейчас носят многие среди широкой публики.
Разрабатывая материалы, которые убивают или отталкивают вирусы, исследователи надеются сделать маски и другие защитные приспособления более безопасными для удаления и более эффективными против всех вирусов. «Если бы у обычного человека были СИЗ, которые не распространяли бы инфекцию, – говорит Сен, – я думаю, это большое, большое дело».
Источник: SCIENTIFIC
Автор: Рейчел Кроуэлл
Фото: Vomaris Innovations, Inc