COVID-19: n leviämisen kanssa kohtaamiemme monien haasteiden joukossa on koronaviruksen kyky selviytyä pinnoilla pitkään.
Vaikka voimme tehokkaasti pyyhkiä asiat alas tai steriloida ne alkoholilla, entäs herkemmät pinnat, kuten pahvi?
Jopa ilmakehässä SARS-CoV-2 voi selviytyä jopa useita tunteja; pahvilla se voi kestää jopa 24 tuntia, ja elinkelpoisia hiukkasia löytyy muovista kolmen päivän kuluessa sen saastumisesta.
Monien alojen tutkijat sijoittavat valtavat resurssinsa pandemian torjuntaan. Nyt UCLA: n insinööri Jitong Chenin johtama tiimi on saattanut löytää ratkaisun. He ovat juuri osoittaneet kylmän plasman kyvyn tappaa virus monenlaisilla pinnoilla vahingoittamatta materiaalia.
“Kaikki, mitä käytämme, tulee ilmasta”, selittää ilmailu- ja avaruusteollisuuden insinööri Richard Wirtz. 'Ilma ja sähkö: Tämä on erittäin terveellinen menettely ilman sivuvaikutuksia.'
Plasma, vähiten tutkittu aineen neljästä perustilasta (muut kolme ovat kiinteitä, nestemäisiä ja kaasumaisia), syntyy luonnollisesti ylemmässä ilmakehässä. Se muodostuu, kun elektronit irtoavat atomistaan (jolloin atomit ovat positiivisesti varautuneita) ja yhdessä muodostavat keiton varauksellisista hiukkasista, jotka ovat epävakaita ja siksi reaktiivisempia kuin vastaava kaasutila.
Kylmän plasman on jo osoitettu toimivan lääkeresistenttejä bakteereja vastaan. Se häiritsee niiden pinnan ja DNA: n rakennetta vahingoittamatta ihmiskudosta. Se toimii jopa syöpäsoluja vastaan.
Chen, Wirtz ja hänen kollegansa ovat kehittäneet ja 3D-tulostaneet ilmakehän plasmasuihkulaitteen, joka käyttää argonkaasua, inerttiä ja stabiilia elementtiä, joka on yksi yleisimmistä kaasuistamme ilmassa. Laite lähettää kiihtyviä elektroneja kaasun läpi, erottaen kaasuatomit ulommista elektroneista, kun ne törmäävät; vaatii vain 12 watin jatkuvan tehon.
(Chen et ai, Physics of Fluids, 2020).
Joukkue ohjasi lähellä huoneenlämpötilaa olevien reaktiivisten hiukkasten virran saastuneille pinnoille altistamalla ne sähkövirralle, varautuneille atomille ja molekyyleille (ioneille) ja UV-säteilylle.
He testasivat plasman vaikutuksia kuudella pinnalla, mukaan lukien pahvi, nahka, muovi ja metalli, ja havaitsivat, että suurin osa viruspartikkeleista inaktivoitui vain 30 sekunnin kuluttua. Kolme minuuttia kosketusta plasman kanssa tuhosi viruksen kokonaan.
Tutkijat uskovat, että plasman ja ilman vuorovaikutuksessa syntyvät reaktiiviset happi- ja typpi-ionit tuhoavat viruspartikkelit; kun he testasivat heliumipolttoainetta sisältävää plasmaa, joka tuottaa vähemmän tällaisia atomeja, se osoittautui tehottomaksi jopa viiden minuutin käytön jälkeen.
Kun varautuneet hiukkaset kerääntyvät virionin pinnalle, ne voivat vahingoittaa sen kuorta sen murtumiseen johtavien sähköstaattisten voimien vuoksi. Ionit voivat myös rikkoa rakenteellisesti tärkeitä sidoksia, kuten kahden hiiliatomin, hiilen ja hapen sekä hiili- ja typpiatomien, väliset sidokset.
Kokeet plasman vaikutuksista bakteereihin ja viruksiin ovat osoittaneet, että viruksen ulkokuoren vaurio voi sisältää proteiineja, jotka ovat tärkeitä soluihin sitoutumiselle.
“Tulokset viittaavat myös siihen, että kylmää plasmaa tulisi testata aerosolipohjaisen SARS-CoV-2: n inaktivoimiseksi”, Wirtz ja hänen kollegansa kirjoittivat paperissaan.
“Tämä on vasta alkua”, Wirtz sanoi. “Olemme luottavaisia ja toivomme suuresti plasmasta tulevaisuudessa.”
Tutkimus on julkaistu lehdessä Physics of Fluids.
Lähteet: Kuva: (Kovalova Z. et ai.).
