Плазменная струя уничтожает коронавирус на любой поверхности за считанные секунды
Среди многих проблем, с которыми мы столкнулись с распространением COVID-19, является способность коронавируса выживать на поверхностях в течение длительного времени.
Хотя мы можем эффективно протирать предметы или стерилизовать их спиртом, как насчет более деликатных поверхностей, таких как картон?
Даже в атмосфере SARS-CoV-2 может выживать до нескольких часов; на картоне он может сохраняться до 24 часов, а жизнеспособные частицы обнаруживаются на пластике в течение трех дней после его загрязнения.
Ученые из многих дисциплин вкладывают свои огромные ресурсы в борьбу с пандемией. Теперь команда во главе с инженером Чжитонгом Ченом из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, возможно, нашла решение. Они только что продемонстрировали способность холодной плазмы уничтожать вирус на широком спектре поверхностей, не повреждая материал.
«Все, что мы используем, поступает из воздуха», — объясняет аэрокосмический инженер Ричард Вирц. «Воздух и электричество: это очень здоровая процедура без побочных эффектов».
Плазма, наименее изученное из четырех основных состояний вещества (три других — твердое, жидкое и газообразное), естественным образом возникает в верхних слоях атмосферы. Она образуется, когда электроны отделяются от своих атомов (делая атомы положительно заряженными) и вместе создают суп из заряженных частиц, которые являются нестабильными и, следовательно, более реактивными, чем в эквивалентном газовом состоянии.
Уже было доказано, что холодная плазма работает против бактерий, устойчивых к лекарствам. Она нарушает структуру их поверхности и ДНК, не повреждая ткани человека. Она работает даже против раковых клеток.
Чен, Вирц и его коллеги разработали и напечатали на 3D-принтере устройство с атмосферной плазменной струей, работающее на газе аргоне — инертном и стабильном элементе, который является одним из самых распространенных газов в нашем воздухе. Устройство отправляет ускоряющиеся электроны через газ, отделяя атомы газа от внешних электронов, когда они сталкиваются; для работы требуется всего 12 Вт непрерывной мощности.
Команда направила поток реактивных частиц с температурой, близкой к комнатной, на загрязненные поверхности, подвергая их воздействию электрического тока, заряженных атомов и молекул (ионов) и УФ-излучения.
Они протестировали действие плазмы на шести поверхностях, включая картон, кожу, пластик и металл, и обнаружили, что на каждой из них большая часть вирусных частиц была инактивирована всего через 30 секунд. Три минуты контакта с плазмой уничтожили вирус полностью.
Исследователи считают, что реактивные ионы кислорода и азота, образующиеся при взаимодействии плазмы с воздухом, разрушают вирусные частицы; когда они тестировали плазму, питаемую гелием, которая производит меньше этих видов атомов, она оказалась неэффективной даже после пяти минут применения.
Когда заряженные частицы собираются на поверхности вириона, они могут повредить его оболочку за счет электростатических сил, ведущих к его разрыву. Ионы могут также разрывать структурно важные связи, например связи между двумя атомами углерода, углеродом и кислородом, а также атомами углерода и азота.
Эксперименты по воздействию плазмы на бактерии и вирусы показали, что повреждение внешней оболочки вируса может включать белки, важные для связывания с клетками.
«Результаты также предполагают, что холодная плазма должна быть исследована на предмет инактивации переносимого аэрозолем SARS-CoV-2», — написали Вирц и его коллеги в своей статье.
«Это только начало», — сказал Вирц. «Мы уверены в себе и возлагаем большие надежды на плазму в будущем».
Исследование опубликовано в журнале Physics of Fluids.
Источники: Фото: (Kovalova Z. et al.).
