Vědecký svět vždy hledá řešení moderních problémů.

Nejzásadnějším problémem dneška je šíření koronaviru, který si již v první vlně vyžádal více než půl milionu životů.

Snížení hrozby budoucích infekcí vyžaduje udržení povrchů bez mikrobů. Zatímco dezinfekční spreje a čisticí prostředky s tímto pomáhají, jejich hygienické schopnosti nicméně trvají jen několik minut. To téměř znemožňuje kontrolu šíření koronaviru ve vysoce kontaktních oblastech ve veřejném prostoru.

Až nyní objev nanotechnologií z roku 2012 mohl učinit průlom k trvalému způsobu zabíjení mikrobů při kontaktu s povrchem.

Inspirací byly křídla vážky, které jsou tvořeny nanometrickými geometrickými tvary; struktury, které jsou velmi účinné při ničení bakterií.

Vědci Vladimir Baulin a Sergey Pogodin z Katedry chemického inženýrství na Universitat Rovira i Virgili v Katalánsku se začali pokoušet replikovat struktury jako způsob produkce antibakteriálních materiálů. Spolu s Marcem Wernerem z Leibniz-Institut für Polymerforschung v Drážďanech a Elenou Ivanovou z RMIT v Melbourne jejich prací se zjistilo, že klíčem k zabíjení mikrobů na povrchu bez chemikálií byla elasticita nanopilárů a to, jak mohou zadržet a uvolnit energii.

Jak uvádí vědecký časopis Phys.org, „… známé jako biocidní účinek, vyvolávají tyto mechanobaktericidní vlastnosti - díky nimž jsou bakterie zabíjeny téměř okamžitě, když přicházejí do styku s pilíři, aniž by bylo nutné používat chemickou látku -, řadu otázek, na které se snaží vědci odpovědět experimentováním s různými tvary a geometriemi, aby jim pomohli pochopit, který tvar má nejúčinnější baktericidní účinek. “

Na základě tohoto porozumění tým zjistil, že změnou výšky sloupů mohou také měnit množství zadržené energie. Z toho vyvinuli model, ze kterého vědci mohou vypočítat elastickou odezvu struktury, a tak měřit její antibakteriální vlastnosti.

Jak poznamenává Vladimir Baulin: „I pevné a tuhé materiály se stávají pružnými, pokud je jedna z dimenzí mnohem delší než ostatní (například kytarová struna nebo dlouhý sloup).“

"Deformační síly sloupu způsobené kontaktem bakterií jsou tak vysoké, že mohou dokonce narušit buněčnou stěnu bakterií, a tak poskytnout nový mechanismus pro jejich zabití," říká zpráva. "Tyto síly jsou spojeny s povrchovým napětím na bakteriální buňky." Pilíře pod bakteriemi, které se přibližují, se natahují více na okrajích, zatímco sloupy umístěné pod středem bakterií se prakticky nemění. Studie tedy ukazuje, že postupné kolísání výšky sloupů nanometrického povrchu může určit jejich baktericidní účinnost. “

Vědci nyní doufají, že jejich objev může být dále rozvíjen do nové třídy antibakteriálních materiálů.

Zatímco v současné době je tato metoda účinná pouze proti bakteriím, pokračující pandemie učinila potřebu vyvinout antivirové povrchy ještě důležitější.

Vzhledem k tomu, že vlády a společnosti investují velké prostředky do léčby COVID-19, očkováním proti koronaviru a dezinfekcí všech oblastí, doufáme, že tento nový způsob navrhování povrchů v nanoměřítku by mohl být cestou k zabíjení virů na místech, jako jsou kliky dveří, tlačítka výtahů a zábradlí.

Nanotechnologie již našla cestu k antivirovým látkám vložením kovových nanočástic do textilií. Například pražská firma AG CHEMI GROUP spolupracovala s českými univerzitami na vývoji procesu umisťování nanočástic mědi, zinku, stříbra, zlata a ceru do textilie, což ji dává antivirové a antibakteriální vlastnosti. Textilie s názvem NANO AB PP-25 může být přírodní nebo syntetická, omyvatelná, trvanlivá a zabíjí 99,9% všech známých bakterií a virů.

Se společností, která nyní plánuje zahájit výrobu nanotextilií do konce roku, a s probíhajícím výzkumem toho, jak mohou sloupy s nanočásticemi vytvářet antimikrobiální povrchy, je možné, že průlomy, které svět očeká v boji proti koronaviru, pocházejí z nanotechnologií.

Fotografický kredit: Matilda Wormwood from Pexels, Andrea Piacquadio from Pexels, Javon Swaby from Pexels, pascalhelmer from Pixabay, a Gerd Altmann from Pixabay