Fattore ambientale – Luglio 2022: le membrane antivirali potenziano la capacità delle maschere di fermare il COVID

Combinando la nanotecnologia con sostanze antivirali, i ricercatori hanno sviluppato nuove membrane sintetiche in grado di disattivare il virus SARS-CoV-2 responsabile della pandemia di COVID-19. Questi materiali sofisticati filtrano anche il virus dall’aria interna, che insieme possono aiutare a ridurre la trasmissione di SARS-CoV-2 e altri virus, affermano i ricercatori.

Secondo i risultati pubblicati il ​​24 maggio sulla rivista Communications Materials, le maschere realizzate con questo nuovo materiale potrebbero bloccare fino al 98% delle particelle di virus, superando le prestazioni delle maschere N95 di riferimento.

Da destra a sinistra: stagista SRP e autore senior dello studio sulla membrana antivirale Rollie Mills, Bhattacharyya, e il suo collega Lindell Ormsbee, Ph.D., in laboratorio. (Foto per gentile concessione del Centro SRP dell’Università del Kentucky)

Il progetto, finanziato dal NIEHS Superfund Research Program (SRP) e dal Rapid Research Program della National Science Foundation, si basa sulle conoscenze precedenti del team Ricerca finanziata da SRP(https://tools.niehs.nih.gov/srp/programs/Program_detail.cfm?Project_ID=P42ES0073805742) sviluppare membrane che rimuovono le sostanze chimiche pericolose dall’acqua.

Come funziona

Le membrane contengono pori di dimensioni nanometriche che possono essere manipolati in diverse dimensioni e spessori, creando una struttura simile a una spugna che cattura le particelle delle dimensioni di un coronavirus. Inoltre, le nuove membrane sono rivestite con enzimi antivirali che neutralizzano efficacemente il virus.

“Il nuovo coronavirus è ricoperto da punte di ‘proteina S’ a forma di mazza, che gli conferiscono un aspetto simile a una corona”, ha detto l’autore principale. Dibakar Bhattacharyya, Ph.D.(https://tools.niehs.nih.gov/srp/people/details.cfm?Person_ID=4369)del Centro SRP dell’Università del Kentucky (Regno Unito)(https://tools.niehs.nih.gov/srp/programs/Program_detail.cfm?Project_ID=P42ES007380), in una storia di successo del NIEHS. “I picchi proteici consentono al virus di entrare nelle cellule ospiti una volta nel corpo. Questa nuova membrana include enzimi che si attaccano ai picchi proteici e li disattivano, uccidendo il virus.

Nel lavoro precedente, il gruppo ha confermato che le loro membrane a fibra cava filtrare le particelle di coronavirus dall’aria interna. Ora hanno dimostrato che le membrane superano le maschere attualmente utilizzate e disattivano rapidamente SARS-CoV-2.

“Le nostre membrane mostrano un’efficienza di filtrazione superiore al 98%”, ha affermato Bhattacharyya. “Anche senza gli enzimi antivirali, le membrane hanno fornito un fattore di protezione diverse volte superiore allo standard dell’amministrazione per la sicurezza e la salute sul lavoro per le maschere N95. L’aggiunta dell’enzima può disattivare il virus in 30 secondi.

Il team ha stimato che le maschere derivate da questo materiale avrebbero un costo simile alle tradizionali maschere N95, ma potrebbero essere utilizzate efficacemente per diversi giorni, riducendo la quantità di rifiuti che finiscono nelle discariche. Secondo gli scienziati, le loro membrane specializzate possono offrire strumenti essenziali per ridurre la diffusione delle infezioni e proteggere la salute umana durante questa e future pandemie.

SRP Post-dottorato Kevin Baldridge, Ph.D. Il collega post-dottorato SRP Kevin Baldridge, Ph.D., autore principale dello studio sulla filtrazione dell’aria interna, in laboratorio. (Foto per gentile concessione del Centro SRP dell’Università del Kentucky)

Pivot per affrontare le minacce emergenti

Bhattacharyya, finanziato dal NIEHS da oltre 20 anni, e il suo team di ricerca sono noti per la progettazione di materiali innovativi per catturare gli inquinanti e scomporli in forme non tossiche.

Ad esempio, hanno creato membrane specializzate incorporate con nanoparticelle a base di ferro catturare i contaminanti cloruratiquali tricloroetilene (TCE) e tetracloruro di carbonio, nonché membrane con materiali tecnici polimerici per eliminare l’acido perfluoroottanoicoo PFOA. Secondo i ricercatori, le loro tecnologie riutilizzabili offrono strategie convenienti per ripulire i contaminanti nell’ambiente.

Dibakar Bhattacharyya e Francisco Lenin Bhattacharyya, a sinistra, e lo stagista SRP Francisco Leninz che progettano membrane funzionalizzate per intrappolare le sostanze per- e polifluoroalchiliche nell’acqua. (Foto di Ben Corwin, per gentile concessione del Centro SRP dell’Università del Kentucky)

“Al Centro SRP del Regno Unito interagiamo con i migliori ricercatori di diverse discipline, collaborando con professori e studenti in tossicologia, nutrizione e salute”, ha affermato Bhattacharyya. “Ci consente di estendere le tradizionali membrane e le tecnologie di trattamento dell’acqua per fare qualcosa di nuovo ed eccitante”.

Sfruttando decenni di esperienza e competenza in diverse discipline, il team è stato in grado di orientarsi rapidamente per sviluppare membrane in grado di combattere il coronavirus. Questo approccio potrebbe consentire loro di continuare ad affrontare le sfide della salute pubblica nuove ed emergenti.

“L’approccio multidisciplinare di SRP è progettato per incoraggiare il pensiero innovativo, promuovendo al contempo collaborazioni e infrastrutture che offrono ai nostri beneficiari la flessibilità per risolvere i problemi emergenti”, ha affermato Heather Henry, Ph.D., amministratore scientifico della salute presso il NIEHS SRP. “Il team del centro SRP del Regno Unito è un eccellente esempio di questa agilità in azione”.

Citazione: Mills R, Vogler RJ, Bernard M, Concolino J, Hersh LB, Wei Y, Hastings JT, Dziubla T, Baldridge KC, Bhattacharyya D. Cattura e disattivazione dell’aerosol delle proteine ​​spike del coronavirus mediante membrane antivirali funzionalizzate enzimaticamente. Materia comune 3, 34 (2022). https://doi.org/10.1038/s43246-022-00256-0.

(Adeline Lopez è una scrittrice scientifica per MDB Inc., un appaltatore del programma di ricerca NIEHS Superfund.)


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