تقنية النانو
إدخال الفيروسات بأسطح سيليكون شائكة لمنع انتشارها
أسطح مضادة للفيروسات
سلطت جائحة كوفيد الضوء على أهمية الحفاظ على نظافة الأسطح. لكن هذا لم يكن بالأمر الجديد بالنسبة للمستشفيات وغيرها من المناطق الحساسة التي تكافح للسيطرة على انتشار العدوى.
التنظيف المنتظم بالمطهرات هو الممارسة المتبعة للحد من هذا الخطر.
تمت محاولات لصنع مقابض الأبواب وغيرها من الأسطح من النحاس للاستفادة من النشاطات المضادة للبكتيريا للمعدن. أظهرت مقابض الأبواب النحاسية انخفاضًا متوسطًا بنسبة 59٪، بينما أظهرت الدرابزينات النحاسية انخفاضًا متوسطًا بنسبة 33٪.
مع ذلك، يمكن أن تكون الأسطح الحيوية القائمة على المعادن سامة للخلايا البشرية والبيئة، مكلفة للغاية، وعرضة للتآكل.
في سياق تصاعد مقاومة المضادات الحيوية، يصبح البحث عن طرق جديدة لقتل البكتيريا لا تعتمد على المواد الكيميائية مصدر قلق متزايد.
المصدر: المضادات الحيوية
هذا الأمر أكثر تعقيدًا بالنسبة للفيروسات، التي تكون أصغر بكثير وأقل حساسية لأيونات المعادن مقارنةً بالبكتيريا. وبما أن الفيروسات هي المسؤولة عن معظم العدوى الهوائية، فإن حلًا آخر ضروري، ويفضل أن يكون بمعدل كفاءة أعلى بكثير في قتل الفيروسات.
قد يأتي أحد هذه الحلول من تقنية النانو، التي تتضمن تعديل رقائق السيليكون المستخدمة عادةً في تصنيع أشباه الموصلات لتصبح سطحًا مضادًا للفيروسات.
نقاط سيليكون شائكة لاختراق الفيروسات
تعاون باحثون في أستراليا (جامعة ملبورن, جامعة آر إم آي تي, جامعة موناش, وجامعة سوينبرن للتقنية) جامعة روڤيرا وإفيرجيلي في إسبانيا، معهد كايتكي في اليابان، وCSIRO للتصنيع (منظمة البحث العلمي والصناعي الكومنولث) لتكوين نوع جديد من سطح السيليكون.
عن طريق قصف رقاقة سيليكون ناعمة بالأيونات، أزالوا جزءًا من المادة بشكل استراتيجي. ترك ذلك سلسلة من النتوءات النانوية بسمك 2 نانومتر وارتفاع 290 نانومتر.
المصدر: جامعة آر إم آي تي
استُلهمت الفكرة من الشوك البيولوجي على أجنحة الحشرات مثل اليعسوب، القادرة على اختراق خلايا البكتيريا والفطريات، مما يساعد في مكافحة الأمراض التي درسها فريق آر إم آي تي مسبقًا.
لكن بالنسبة للفيروسات، التي أصغر بكثير من البكتيريا، كان من الضروري وجود أنواع من الشوك أصغر حتى من تلك البيولوجية.
هنا تدخل الباحثون الإسبان، حيث أنشأوا محاكاة حاسوبية لتفاعلات الفيروسات مع الشوك قبل اختبارها بالتعاون مع الباحثين الآخرين.
المصدر: منشور ACS
كان الفيروس المختبر هو فيروس باراإنفلونزا الإنسان hPIV-3، الأكثر شدةً من الأنواع، ويسبب التهاب القصبات، والالتهاب الرئوي، والالتهاب الحنجري.
باستخدام المجهر الإلكتروني لاحظوا أن الشوك السيليكونية يمكنها اختراق جزيئات الفيروس وتدميرها خلال بضع ساعات. في المجموع، تم تمزيق أو إتلاف 96٪ من الفيروسات إلى درجة عدم قدرتها على التكاثر لإحداث العدوى.
المصدر: جامعة آر إم آي تي
الخطوة التالية للنتوءات النانوية المضادة للفيروسات
وجد الباحثون أنه بينما يتركز التركيز أساسًا على الفيروسات، يمكن للنتوء أيضًا أن يؤثر على البكتيريا.
على سبيل المثال، P. aeruginosa، بكتيريا رئيسية في العدوى الهوائية، خاصةً لدى المرضى الذين يعانون من ضعف المناعة وفي المستشفيات، شهدت 15٪ من الخلايا تصبح غير حية بعد 18 ساعة. وكانت النتائج أفضل مع معدل وفاة 35٪ في S. aureus، وهي بكتيريا غالبًا ما تكون مقاومة للمضادات الحيوية وتسبب العديد من العدوى الخطرة والصعبة العلاج في المستشفيات.
أكدت الملاحظة باستخدام المجهر الإلكتروني أن البكتيريا كانت تُخترق بواسطة النتوءات النانوية السيليكونية.
المصدر: منشور ACS
وجد الباحثون أن الفجوة الأصغر بين الشوك تُحدث ضغطًا ميكانيكيًا أكبر على الفيروس، مما يزيد على الأرجح من الكفاءة.
سيفحصون الآن تنوعات الهياكل النانوية السيليكونية والمواد المختلفة، بالإضافة إلى فيروسات مختلفة، بهدف العثور على أكثر الأسطح المضادة للفيروسات فعالية وشمولية.
وبشكل محتمل، سيكون السطح القادر على العمل بفعالية كمان مضاد للفيروسات ومضاد للبكتيريا مثالياً.
شركات الأسطح المضادة للفيروسات
1. Bio-Gate (BIG1.DE)
تتخصص Bio-Gate في منتجات النظافة، بما في ذلك الطلاءات المضادة للفيروسات والبكتيريا. وهذا يشمل HyProtect، المصنوع من الفضة والبوليسيلوكسان، وMicroSilver، المصنوع من مادة مضافة فضية مسامية دقيقة.
يمكن إضافة هذه المنتجات إلى الأقمشة، والبوليمرات، ورغوات المراتب، كرشاش، أو كطبقة طلاء/ورنيش. في السنوات القليلة الماضية، قامت الشركة أيضًا بشراكة مع مصنع للزرعات لإضافة Hydroprotect إلى زرعاتهم الطبية.
في الوقت الحالي، تركز الشركة أساسًا على منتجات القاتل الحيوي القائمة على الفضة، لكنها قد تتوسع أيضًا إلى هياكل نانوية مبتكرة مثل النتوءات السيليكونية التي نوقشت في هذه المقالة.
2. Polygiene (POLYG)
Polygiene هي شركة متخصصة في المعالجة المضادة للبكتيريا ومضادة الروائح، خاصةً للأقمشة. كما لديها معالجة مضادة للفيروسات، Polygiene ViralOff، القائمة على كلوريد الفضة، بنفس طريقة عمل حلها المضاد للروائح Polygiene StayFresh.
كما تستخدم جزيئات السيليكا لمنتجها Polygiene OdorCrunch، والمواد النباتية لمنتجها Polygiene StayFreshBIO، والبوليمرات لمنتجها Polygiene ShedGuard.
تبيع الشركة السويدية منتجاتها أساسًا في أوروبا ومنطقة آسيا والمحيط الهادئ، حيث تشكل قطاعات الرياضة والأنشطة الخارجية + الصناعة نصف الإيرادات.
المصدر: Polygiene
توسّع الشركة من عروضها. في أوائل عام 2024 أضافت أوراق LEXAN وCLINIWALL للأسطح النظيفة، والديكورات الداخلية، وتغليف الجدران. تتميز هذه الأوراق بفعالية عالية في مقاومة الأوساخ وتُستخدم في المستشفيات والمرافق العامة.
كما تتوقع المجموعة دخول قطاع السيارات في وقت لاحق من هذا العام.
إن العدد المتزايد من القطاعات النشطة، والدخول الأخير إلى مجال الرعاية الصحية، وتنوع المواد المستخدمة بالفعل لتأثيراتها القاتلة للميكروبات يشير إلى أن الشركة قد تكون من بين الفاعلين في الصناعة الذين سيتبنون حلولًا مبتكرة مثل النتوءات السيليكونية عندما تتطور هذه التقنية.
