Medzi mnohými výzvami, ktorým čelíme pri šírení COVID-19, je schopnosť koronavírusu prežiť na povrchoch po dlhú dobu.
Aj keď môžeme predmety účinne utierať alebo sterilizovať alkoholom, čo jemnejšie povrchy, ako je lepenka?
Aj v atmosfére môže SARS-CoV-2 prežiť až niekoľko hodín; na kartóne to môže trvať až 24 hodín a životaschopné častice sa na plaste nájdu do troch dní po kontaminácii.
Vedci z mnohých disciplín investujú svoje obrovské prostriedky do boja proti pandémii. Tím vedený inžinierom Jitongom Chenom z UCLA možno teraz našiel riešenie. Práve demonštrovali schopnosť studenej plazmy zabíjať vírus na rôznych povrchoch bez poškodenia materiálu.
„Všetko, čo používame, pochádza zo vzduchu,“ vysvetľuje letecký inžinier Richard Wirtz. „Vzduch a elektrina: Jedná sa o veľmi zdravý postup bez vedľajších účinkov.“
Plazma, najmenej študovaná zo štyroch základných stavov hmoty (ďalšie tri sú pevné, kvapalné a plynné), prirodzene vzniká v horných vrstvách atmosféry. Tvorí sa, keď sa elektróny oddelia od svojich atómov (vďaka čomu sú atómy pozitívne nabité) a spolu vytvárajú polievku nabitých častíc, ktoré sú nestabilné a preto reaktívnejšie ako ich ekvivalentný plynný stav.
Už sa preukázalo, že studená plazma účinkuje proti baktériám rezistentným na lieky. Narušuje štruktúru ich povrchu a DNA bez poškodenia ľudského tkaniva. Pôsobí dokonca proti rakovinovým bunkám.
Chen, Wirtz a kolegovia vyvinuli a 3D tlačili prístroj na atmosférické plazmové prúdenie, ktorý využíva argónový plyn, inertný a stabilný prvok, ktorý je jedným z najbežnejších plynov v našom vzduchu. Zariadenie vysiela plynné urýchľujúce elektróny a pri zrážke oddeľuje atómy plynu od vonkajších elektrónov; na svoju prevádzku vyžaduje iba 12 wattov nepretržitého výkonu.
(Chen a kol., Fyzika tekutín, 2020).
Tím nasmeroval prúd reaktívnych častíc pri izbovej teplote na kontaminované povrchy a vystavil ich elektrickému prúdu, nabitým atómom a molekulám (iónom) a UV žiareniu.
Testovali účinky plazmy na šiestich povrchoch vrátane lepenky, kože, plastu a kovu a zistili, že na každom povrchu bola väčšina vírusových častíc inaktivovaná už po 30 sekundách. Tri minúty kontaktu s plazmou vírus úplne zničili.
Vedci sa domnievajú, že reaktívne ióny kyslíka a dusíka produkované interakciou plazmy so vzduchom ničia vírusové častice; keď testovali plazmu na hélium, ktorá produkuje menej týchto druhov atómov, bolo to neúčinné aj po piatich minútach používania.
Keď sa nabité častice zhromažďujú na povrchu viriónu, môžu poškodiť jeho obal v dôsledku elektrostatických síl vedúcich k jeho prasknutiu. Ióny môžu tiež rozbíjať štrukturálne dôležité väzby, ako sú väzby medzi dvoma atómami uhlíka, uhlíkom a kyslíkom, a atómami uhlíka a dusíka.
Pokusy s účinkami plazmy na baktérie a vírusy ukázali, že poškodenie vonkajšej obálky vírusu môže zahŕňať proteíny dôležité pre väzbu na bunky.
„Výsledky tiež naznačujú, že studená plazma by sa mala testovať na inaktiváciu aerosólom prenášaného SARS-CoV-2,“ napísali Wirtz a kolegovia vo svojom príspevku.
„Toto je iba začiatok,“ povedal Wirtz. „Sme si istí a do budúcnosti vkladáme veľké nádeje na plazmu.“
Výskum je publikovaný v časopise Physics of Fluids.
Zdroje: Foto: (Kovalova Z. a kol.).
