Проблема грязных поверхностей в общественных местах ежегодно приводит к вспышкам респираторных и кишечных инфекций. Обычные дезинфицирующие средства быстро испаряются, оставляя смартфоны, кнопки лифтов и дверные ручки открытыми для новых микробов уже через несколько минут. Исследователи из Университета RMIT в Австралии предложили принципиально иной подход: они создали тонкую полимерную пленку, которая физически уничтожает вирусные частицы. Секрет кроется не в составе пластика, а в его особом рельефе, который превращает обычный акрил в смертельную ловушку для возбудителей болезней. Эта технология способна превратить любой гаджет в защищенное устройство, не требующее постоянной обработки спиртом.
Механическое уничтожение вместо химической атаки
В отличие от антисептиков, которые воздействуют на биологические процессы внутри клетки, новая пленка работает как крошечный механический пресс. Поверхность материала покрыта миллионами микроскопических выростов, называемых наностолбиками. Когда вирус оседает на пленку, эти структуры захватывают его оболочку и начинают растягивать ее в разные стороны. В итоге внешняя мембрана вируса просто лопается, лишая его возможности размножаться и заражать человека. Такой метод оказался гораздо эффективнее, чем попытки проколоть оболочку острыми иглами, что практиковалось в более ранних инженерных разработках.
Результаты лабораторных испытаний на живых вирусах
Для проверки эффективности ученые использовали вирус парагриппа человека третьего типа. Этот патоген часто становится причиной бронхиолита и тяжелых форм пневмонии у детей и пожилых людей. Результаты экспериментов впечатляют:
- всего за один час нахождения на поверхности погибает до 94% вирусных частиц;
- оболочки большинства микроорганизмов оказались разорваны в клочья;
- выжившие экземпляры были повреждены настолько сильно, что потеряли способность к репродукции;
- защитный эффект сохраняется постоянно, пока целостна структура наностолбиков.
Разработчики сознательно выбирали недорогие материалы, чтобы конечное изделие было доступным для массового потребителя. По словам ведущего автора работы Саймона Ма, по мере совершенствования инструментов нанолитографии ученые получают все более точное представление о том, какие узоры лучше всего справляются с нейтрализацией опасных биологических агентов.
Геометрия поверхности решает все
В ходе исследования выяснилось, что эффективность уничтожения вирусов зависит не от высоты наностолбиков, а от того, насколько плотно они расположены друг к другу. Это открытие упрощает производство, так как позволяет использовать более короткие и устойчивые структуры. Если расстояние между столбиками увеличивается, вирус просто проваливается между ними, не испытывая нужного натяжения. Ученые вывели золотое правило: чем теснее прижаты друг к другу элементы рельефа, тем быстрее разрушается липидный слой оболочки микроорганизма. Оптимальное расстояние составило ничтожные 60 нанометров, тогда как при разрыве в 200 нанометров полезный эффект практически исчезал.
Перспективы внедрения в повседневную жизнь
Главное преимущество предложенной пленки заключается в ее гибкости и пригодности для промышленной печати. Большинство существующих аналогов создавались на основе жесткого кремния или дорогих металлов, что делало их непригодными для нанесения на изогнутые корпуса телефонов или гибкие клавиатуры. Профессор Елена Иванова отметила, что команда уже готова к сотрудничеству с бизнесом для запуска крупносерийного производства. На текущем этапе тестируются пленки для экранов и рабочих столов в медицинских учреждениях.
- Разработка дизайна пленки для устройств с сенсорными экранами.
- Проверка материала на устойчивость к механическому истиранию при контакте с руками.
- Адаптация технологии для производства самоклеящихся рулонных покрытий.
- Тестирование пленки на вирусах, не имеющих внешней жировой оболочки.
Плотность расположения наноструктур оказалась важнее их остроты: чем больше точек давления воздействует на вирус одновременно, тем выше шансы на его уничтожение.
Сейчас исследователи сосредоточены на изучении того, как пленка ведет себя на сильно изогнутых поверхностях. Изгиб может слегка менять расстояние между наностолбиками, что теоретически влияет на защитные свойства. В ближайших планах экспертов — испытания на более мелких и устойчивых вирусах, у которых нет жировой мембраны. Это позволит понять, насколько универсальным является изобретение и сможет ли оно защитить человечество от большинства из известных сегодня патогенов в условиях высокой плотности населения.
