Исследователь из Университета Альберты разработал новый способ обработки обычных хирургических масок, чтобы они могли улавливать и убивать вирусы, передающиеся по воздуху. Результаты его исследований опубликованы в журнале Scientific Reports, издаваемом издательской группой Nature Publishing Group.
Хио-Джик Чой, профессор факультета химии и материаловедения Университета Альберты, заметил, что многие люди носят простую хирургическую маску для защиты во время вспышек гриппа или других потенциально смертельных вирусов, таких как тяжелые острые респираторный синдром (SARS) или ближневосточный респираторный синдром (MERS).
Проблема в том, что маски не предназначены для предотвращения распространения вирусов.
«Хирургические маски изначально были разработаны для защиты пользователя от инфекционных капель в клинических условиях, но они мало помогают в предотвращении распространения респираторных заболеваний, таких как атипичная пневмония, MERS или грипп», - говорит Чой.
Воздушно-капельные патогены, такие как грипп, передаются воздушно-капельным путем, когда мы кашляем или чихаем. Маски могут хорошо улавливать содержащие вирус капли, но вирус все еще заразен на маске. Простое прикосновение к маске открывает новые возможности для заражения. Даже респираторы, предназначенные для защиты людей от вирусных аэрозолей, имеют тот же недостаток - вирусы, попавшие в респираторы, по-прежнему представляют риск заражения и передачи.
Маски, способные убивать вирусы, спасут жизни, особенно в условиях эпидемии или пандемии. В течение сезона 2014-2015 годов около 8000 канадцев были госпитализированы с гриппом. В том же году смертность от гриппа в Канаде достигла рекордного уровня почти в 600 человек.
Зная, что маски недороги и широко используются, Чой и его исследовательская группа занялись поиском способов улучшения фильтра маски. И именно здесь проблема, с которой он боролся в одной области исследований - разработка пероральных вакцин, таких как таблетки или леденцы, - стала решением в другой области.
Основным препятствием в разработке пероральных вакцин является то, что при высыхании жидких растворов образуются кристаллы, которые разрушают вирус, используемый в вакцинах, что делает лечение бесполезным. Проявив изящный прием инженерного дзюдо, Чой перевернул проблему с ног на голову и превратил кристаллизацию в средство для устранения ошибок, используя ее как инструмент для уничтожения активных вирусов.
Чой и его команда разработали солевой состав и применили его к фильтрам в надежде, что кристаллы соли «деактивируют» вирус гриппа.
Механика простой химии заставляет лечение работать. Когда капля аэрозоля, несущая вирус гриппа, контактирует с обработанным фильтром, капля поглощает соль на фильтре. Вирус подвергается воздействию постоянно увеличивающихся концентраций соли. Когда капля испаряется, вирус получает смертельный физический урон, когда соль возвращается в кристаллизованное состояние.
Разрабатывая твердые вакцины, Чой заметил, что сахар, используемый для стабилизации вакцины в процессе сушки, кристаллизуется по мере высыхания. Когда образуются кристаллы, формируются острые края и шипы, которые физически разрушают вирусную вакцину.
«Мы поняли, что можем использовать это в наших интересах для улучшения хирургических масок», - сказал Чой.
В ходе серии экспериментов и тестов, проведенных в Университете Альберты и на кафедре медицинской зоологии Медицинской школы Университета Кён Хи в Сеуле, Южная Корея, команда ученых разработала идеальное лечение, повышающее эффективность волоконный фильтр внутри масок.
Используя безопасное вещество (поваренную соль) для улучшения существующего одобренного продукта, Чой видит очень мало препятствий на пути внедрения инновации.
Исследование финансировалось Университетом Альберты. Чой получил предварительный патент на разработку систем дезактивации вирусов, основанных на механизме кристаллизации соли.