Piense en cuántas superficies toca todos los días: desde la mesa de la cocina hasta los pasamanos del autobús o del tren, pasando por el escritorio y la pantalla del teléfono.
Una variedad de virus desagradables y otros gérmenes pueden propagarse fácilmente a través de estas superficies. Una ruta típica de infección implica tocar una superficie contaminada y luego tocarse los ojos, la nariz o la boca.
Por supuesto, puedes limpiar las superficies con productos químicos. Pero pueden desgastarse, dañar el medio ambiente o contribuir a la resistencia a los antimicrobianos, donde los microbios dejan de responder a los medicamentos debido a la exposición repetida.
En nuestro nuevo estudio, publicado en la revista Advanced Science, mis colegas y yo creamos una delgada superficie de plástico con diminutas nanoestructuras, de mil millonésimas de metro de tamaño, que imita la superficie nanotexturada de las alas de los insectos y puede destruir físicamente los virus, particularmente el virus de la parainfluenza humana tipo 3 (hPIV-3).
Este nuevo material ofrece una forma económica y escalable de hacer que superficies como teléfonos y equipos hospitalarios sean mucho menos propensas a la propagación de enfermedades.
Desventajas de los desinfectantes.
Los métodos actuales para combatir la propagación de virus a través de superficies suelen implicar fregar y desinfectar para eliminar contaminantes ocultos.
El desinfectante debe permanecer húmedo durante algún tiempo para matar los gérmenes. En algunas condiciones del mundo real esto puede no ser fácil.
Las superficies también pueden ensuciarse rápidamente cuando otras personas las tocan. La desinfección a menudo implica el uso de productos químicos agresivos que pueden dañar los equipos y el medio ambiente.
Los científicos han desarrollado previamente modificaciones de superficie antivirales. Estas estrategias a menudo implican la incorporación de materiales como grafeno o ácido tánico, así como otros agentes naturales, en equipos de protección personal como máscaras, guantes, gafas protectoras, cascos y respiradores.
Estos recubrimientos son efectivos. Pero pueden suponer un peligro para la salud humana. También pueden presentar riesgos ambientales debido a la lixiviación química y disminuir la efectividad con el tiempo a medida que la efectividad de los ingredientes activos desaparece.
Un viaje de una década
Nuestro viaje hacia la superficie donde se propagan los virus comenzó hace más de una década.
Nuestro objetivo inicial era crear una superficie tan lisa que los microbios simplemente se deslizaran. Sorprendentemente, encontramos lo contrario. Las bacterias se adhieren con bastante facilidad a superficies nanoscópicamente lisas.
La naturaleza ofrece ejemplos de superficies libres de bacterias. Tomemos como ejemplo las alas de cigarras y libélulas repelentes al agua. Aunque estas alas son autolimpiantes, actúan menos como bacterias y más como germicidas naturales. Es decir, matan las bacterias. Los germicidas naturales son “agentes” naturales que pueden matar los gérmenes en lugar de inhibir su crecimiento.
Los experimentos que mis colegas y yo realizamos con alas chapadas en oro confirmaron que el efecto de matar bacterias no se debía a la química de la superficie, sino a la topografía.
Las nanoestructuras físicas en la superficie esencialmente hacen que las membranas celulares bacterianas se estiren y se rompan.
Nuestro trabajo anterior demostró que el silicio recubierto con nanopicos era eficaz para matar virus al contacto. Pero su naturaleza rígida limita su uso en sitios complejos.
Imagen microscópica de una célula viral rota por una superficie nanotexturizada. RMIT Material ligero, flexible y eliminador de virus.
En esta nueva investigación, resolvimos este problema creando un material destructor de virus que fuera liviano, rentable y flexible.
Este material es una fina película acrílica cubierta por miles y miles de columnas ultrafinas. Los materiales nanotexturizados son suaves al tacto. Sin embargo, estos nanopilares agarran y estiran la capa exterior del virus hasta que se rompe. Mata los virus mediante fuerza mecánica.
Las pruebas de laboratorio con hPIV 3, que causa bronquiolitis y neumonía, mostraron que hasta el 94% de las partículas virales se rompieron o dañaron fatalmente una hora después de la exposición al material.
Descubrimos que la distancia entre los nanopilares importa mucho más que su altura: los pilares muy juntos y separados por unos 60 nanómetros funcionan mejor.
El molde que utilizamos para crear este material se puede ampliar fácilmente para proporcionar una amplia gama de aplicaciones en industrias que van desde el envasado de alimentos hasta los sistemas de transporte público, pasando por equipos hospitalarios y escritorios de oficina.
Las superficies nanoestructuradas están diseñadas para durar. Pero están sujetos a las mismas tensiones físicas, químicas y ambientales que cualquier otro material y se degradarán con el tiempo.
Aún queda mucho por descubrir en la búsqueda de superficies libres de gérmenes. Pero estas superficies nanotexturadas tienen un enorme potencial para combatir virus y proporcionan una alternativa a los métodos químicos tradicionales.
