Поскольку смертоносная пандемия COVID-19 продолжает сеять хаос во всем мире, и конца ей не видно, новых способов остановить распространение или смягчить последствия болезни очень мало.
Хотя большинство экспертов согласны с тем, что вакцина значительно замедлит или в конечном итоге остановит распространение, работа по разработке, утверждению и распространению такой вакцины, вероятно, займет несколько месяцев. Это оставляет нам только профилактические меры, такие как маски, социальное дистанцирование и дезинфекция, эффективность которых частично из-за непоследовательности поведения людей оказалась различной.
Несмотря на эти мрачные реалии нового коронавируса, который штурмом взял 2020 год, нарушив работу, учебу и личную жизнь почти всех людей на земном шаре, некоторые исследователи из Университета Нью-Мексико обнаружили возможный прорыв в том, как управлять этот вирус, а также будущие.
Команда под руководством профессора Центра биомедицинской инженерии Дэвида Уиттена, заслуженного профессора кафедры химической и биологической инженерии, вместе с Евой Чи и Линнеей Иста, преподавателями того же факультета, нашла некоторый свет в конец туннеля, так сказать.
Основной вывод их исследования, изложенный в статье «Высокоэффективная инактивация SARS-CoV-2 с помощью конъюгированных полимеров и олигомеров», опубликованной на этой неделе в журнале ACS Applied Materials & Interfaces, заключается в способности комбинация определенных полимеров и олигомеров в сочетании с ультрафиолетовым светом почти полностью убивает коронавирус.
Соавторами ЕНД по статье были Флоренсия А. Монж из Центра биомедицинской инженерии ЕНД и программы выпускников биомедицинской инженерии; Виржини Бондю с кафедры молекулярной генетики и микробиологии Медицинской школы УНМ; Элисон М. Келл, кафедра молекулярной генетики и микробиологии Медицинской школы УНМ; и Патрик Л. Донабедян из программы магистратуры по нанонауке и микросистемной инженерии в UNM. Также в команду входят Кирк С. Шанце и Прадипкумар Джагадесан, оба с химического факультета Техасского университета в Сан-Антонио.
Хотя дезинфицирующие средства, такие как отбеливатель или спирт, эффективны против вируса, они летучи и вызывают коррозию, что ограничивает длительную стерилизацию поверхностей, обработанных этими продуктами, сказал Уиттен.
Эти полимерные и олигомерные материалы отличаются тем, что при активации УФ-светом они образуют покрытие, которое, как показано, является быстродействующим и высокоэффективным, снижая концентрацию вируса на пять порядков, Chi сказал.
«Эти материалы показали, что они обладают широким спектром противовирусных свойств», - сказала она.
Уиттен указывает, что для того, чтобы материал был активен против вируса, он должен подвергаться воздействию света. Свет активирует процесс «стыковки», который важен и необходим для размещения олигомера или полимера на поверхности вирусной частицы, позволяя поглощать свет, который генерирует промежуточное соединение реактивного кислорода на поверхности вирусной частицы.
«Насколько нам известно, такие материалы, как наш, не активны против SARS-CoV-2 в темноте и требуют активации путем облучения ультрафиолетовым или видимым светом, в зависимости от того, где конкретный противомикробный препарат поглощает свет. " он сказал. «В темноте наши противомикробные материалы «стыкуются» с вирусом, а затем при облучении активируют кислород. Именно это активное, возбужденное состояние кислорода запускает цепочку реакций, инактивирующих вирус."
И эта наука может быть легко применена к потребительским, коммерческим и медицинским продуктам, таким как салфетки, спреи, одежда, краска, средства индивидуальной защиты (СИЗ) для работников здравоохранения и практически к любой поверхности.
«При включении в маски N95 этот материал хорошо работает против вируса», - сказал Чи. «В дополнение к улавливанию вируса в маске это улучшит СИЗ и продлит срок его службы».
Другим уникальным преимуществом этого материала является то, что, в отличие от традиционных дезинфицирующих средств, он не смывается водой и не оставляет токсичных остатков в результате процесса фоторазложения, сказал Чи.
Изучение потенциала сопряженных полимеров и олигомеров не является чем-то новым для исследователей UNM. Фактически, Уиттен и еще один из авторов исследования, Кирк Шанце, исследовали эту область в течение нескольких десятилетий.
Уиттен и Чи сказали, что их коллеги, такие как Шанце и другие, собрали много данных о полимерах и олигомерах, поэтому, когда весной разразилась пандемия, Уиттен почти сразу же начал задаваться вопросом, как его область исследования может помочь.
"Это было подходящее время для всех нас," сказал Чи.
Получение живого коронавируса для исследований - непростая задача, но благодаря усилиям нескольких членов команды они смогли это осуществить.
Линнеа Иста является членом Комитета по биобезопасности в ЕНД, и когда разразилась пандемия и она узнала об исследованиях, которые проводили Уиттен и Чи, она поняла, что может иметь отношение к тому, как сделать исследования происходят из-за того, что представители Медицинской школы ЕНД также входят в состав комитета.
Элисон Келл, преподаватель Медицинской школы, была той, кто смог получить живой коронавирус для проверки эффективности этих материалов. Она работала с вирусом SARS-CoV-2 в своих исследованиях и смогла разработать протокол для анализа образцов, подготовленных командой, и подвергания их воздействию ближнего УФ или видимого света.
Из-за деликатного характера работы с таким вирусом, как коронавирус, для Келла было крайне важно быть частью команды, поскольку работа должна была выполняться в сотрудничестве с Медицинской школой UNM, которая имеет BSL -3 лаборатории, которые необходимы для изучения высококонтагиозного активного вируса, сказал Иста.
Уиттен сказал, что он надеется, что это открытие может быть быстро использовано. У него есть компания под названием BioSafe Defenses, которая, по его словам, наняла бывшего чиновника Агентства по охране окружающей среды, чтобы помочь ускорить процесс регулирования при выводе этого открытия на рынок. Он ожидает, что после того, как материал будет одобрен, пройдет всего несколько месяцев, прежде чем салфетки, маски и другие продукты появятся на рынке.
Он сказал, что их исследование показало, что добавление материала в салфетки добавит только пенни за салфетку. Кроме того, этот материал может быть добавлен в маски и другие средства индивидуальной защиты, что изменит правила игры для таких предприятий, как спортивные залы, авиакомпании, круизные лайнеры, продуктовые магазины, медицинские учреждения, школы и многие другие отрасли. В дополнение к коронавирусу, эти продукты также могут помочь устранить инфекции, вызванные простудой, сезонным гриппом и другими вирусными и бактериальными инфекциями, которые ежегодно поражают миллионы людей, вызывая потерю работы и учебы.
"Существует безграничный рынок для этого", сказал он.
Он добавил, что нынешняя пандемия, вероятно, не последний такой кризис общественного здравоохранения, который мы увидим, поэтому даже после того, как вакцина от коронавируса будет доступна, такие продукты могут быть полезны в борьбе с широким спектром вирусов и бактерий, в том числе грипп или простуда.
«Мы думаем не только о COVID, но и о других патогенах и любых вирусных агентах», - сказал Уиттен. «Мы хотим быть готовы к следующей пандемии».