Piense en cuántas superficies toca todos los días, desde el banco de la cocina hasta la barandilla del autobús o del tren, su escritorio de trabajo y la pantalla de su teléfono.
Una variedad de virus desagradables y otros gérmenes pueden propagarse fácilmente a través de estas superficies.
La ruta típica de infección implica tocar una superficie contaminada y luego tocarse los ojos, la nariz o la boca.
Por supuesto, es posible limpiar las superficies con productos químicos. Pero estos pueden desaparecer, dañar el medio ambiente o contribuir a la resistencia a los antimicrobianos, donde los gérmenes ya no responden a los medicamentos debido a la exposición repetida.
En nuestro nuevo estudio, publicado en Advanced Science, mis colegas y yo creamos una delgada superficie de plástico con pequeñas características a nanoescala, de mil millonésimas de metro de tamaño, que imita la superficie nanotexturizada de las alas de los insectos y puede romper físicamente los virus, específicamente 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 tengan muchas menos probabilidades de propagar enfermedades.
Los métodos actuales para combatir la propagación de virus a través de superficies suelen implicar limpieza para eliminar la suciedad y desinfección para eliminar contaminantes ocultos.
El desinfectante debe permanecer húmedo durante algún tiempo para matar los gérmenes. Esto puede resultar un desafío en algunos entornos del mundo real.
Las superficies también pueden volver a contaminarse rápidamente cuando otras personas las tocan. Y 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 y otros agentes naturales en equipos de protección personal como máscaras, guantes, gafas protectoras, cascos y respiradores.
Estos recubrimientos son eficientes. Pero pueden suponer un riesgo para la salud humana. También pueden representar un peligro para el medio ambiente debido a la lixiviación química y su eficacia disminuye con el tiempo a medida que se debilita la potencia de los ingredientes activos.
Nuestro viaje hacia una superficie donde el virus estalló comenzó hace más de una década.
Inicialmente nuestro objetivo era diseñar una superficie tan lisa que los gérmenes simplemente se deslizaran. Sorprendentemente, descubrimos 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 repelentes de agua de las cigarras y las libélulas. Si bien estas alas son autolimpiantes, actúan menos como repelentes de bacterias y más como bactericidas naturales.
Es decir, matan las bacterias.
Los bactericidas naturales son “agentes” de origen natural que pueden matar los gérmenes, en lugar de inhibir su crecimiento.
Los experimentos que mis colegas y yo hicimos con alas recubiertas de oro confirmaron que este efecto de matar bacterias no está impulsado por la química de la superficie, sino más bien por la topografía.
Las nanoestructuras físicas de la superficie esencialmente obligan a las membranas celulares bacterianas a estirarse y romperse.
Nuestro trabajo anterior demostró que el silicio cubierto de nanopicos destruye eficazmente los virus al contacto. Pero su naturaleza rígida restringe su uso en objetos complejos.
En este nuevo estudio, abordamos este problema creando un material antivirus que fuera liviano, rentable y flexible.
Este material es una fina película acrílica cubierta por miles y miles de pilares ultrafinos. Los materiales nanotexturizados son suaves al tacto. Sin embargo, estos nanopilares agarran y estiran la capa exterior de un virus hasta que se rompe. Esto mata los virus mediante fuerza mecánica.
Las pruebas de laboratorio con hPIV 3, que causa bronquiolitis y neumonía, encontraron que hasta el 94% de las partículas del virus fueron desgarradas o dañadas fatalmente dentro de una hora después del contacto con este material.
Descubrimos que la distancia entre los nanopilares importa mucho más que su altura, y los pilares muy apretados a unos 60 nanómetros de distancia funcionan mejor.
El molde que utilizamos para crear este material se puede escalar fácilmente para ofrecer una amplia gama de oportunidades industriales, desde envases de alimentos hasta sistemas de transporte público, equipos hospitalarios y escritorios de oficina.
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Las superficies nanoestructuradas están construidas para mayor durabilidad. Pero son susceptibles a los mismos factores estresantes físicos, químicos 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 en la lucha contra los virus y proporcionan una alternativa a los métodos tradicionales basados en productos químicos.
Elena Ivanova, profesora distinguida de Física, Universidad RMIT
Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.