Um novo filme plástico coberto por milhares de pequenos pilares pode desintegrar vírus ao contato
New plastic film covered in thousands of tiny pillars can tear apart viruses on contact
The textured acrylic plastic surface, inspired by insect wings, could help prevent the spread of major viruses.
A superfície plástica acrílica texturizada, inspirada nas asas de insetos, poderia ajudar a prevenir a propagação de vírus importantes.
Think of how many surfaces you touch every day, from your kitchen bench to the hand rail on the bus or train, your work desk and your phone screen.
Pense em quantas superfícies você toca todos os dias, desde a bancada da cozinha até o corrimão do ônibus ou do trem, sua mesa de trabalho e a tela do seu telefone.
A range of nasty viruses and other germs can easily spread via these surfaces. The typical route of infection involves touching a contaminated surface – and then touching your eyes, nose or mouth.
Uma variedade de vírus nocivos e outros germes podem se espalhar facilmente por essas superfícies. A via típica de infecção envolve tocar uma superfície contaminada – e depois tocar seus olhos, nariz ou boca.
Of course, it’s possible to clean surfaces with chemical products. But these can wear off, harm the environment or contribute to antimicrobial resistance, where germs no longer respond to medicines because of repeated exposure.
É claro que é possível limpar superfícies com produtos químicos. Mas estes podem se desgastar, prejudicar o meio ambiente ou contribuir para a resistência antimicrobiana, onde os germes não respondem mais aos medicamentos devido à exposição repetida.
In our new study, published in Advanced Science, colleagues and I created a thin plastic surface with tiny nanoscale features, billionths of a metre in size, that mimic the nanotextured surface of insect wings and can physically rupture viruses – specifically human parainfluenza virus type 3 (hPIV-3).
Em nosso novo estudo, publicado na Advanced Science, colegas e eu criamos uma superfície plástica fina com minúsculas características em nanoescala, do tamanho de bilhões de um metro, que imitam a superfície nanotexturizada das asas de insetos e podem romper fisicamente vírus – especificamente o vírus parainfluenza humano tipo 3 (hPIV-3).
This new material offers a cheap, scalable way to make surfaces such as phones and hospital equipment far less likely to spread disease.
Este novo material oferece uma maneira barata e escalável de tornar superfícies como telefones e equipamentos hospitalares muito menos propensas a transmitir doenças.
The downsides of disinfectants
As desvantagens dos desinfetantes
Current methods for combating the spread of viruses via surfaces usually involves cleaning to remove dirt and disinfection to remove hidden contaminants.
Os métodos atuais para combater a propagação de vírus através de superfícies geralmente envolvem a limpeza para remover sujeira e a desinfecção para remover contaminantes ocultos.
Disinfectant must remain wet for some time to kill germs. This can be challenging in some real-world settings.
O desinfetante deve permanecer úmido por algum tempo para matar germes. Isso pode ser desafiador em alguns ambientes reais.
Surfaces can also be recontaminated quickly when other people touch them. And disinfection often involves the use of harsh chemicals which can damage equipment and the environment.
As superfícies também podem ser rapidamente recontaminadas quando outras pessoas as tocam. E a desinfecção muitas vezes envolve o uso de produtos químicos agressivos que podem danificar equipamentos e o meio ambiente.
Scientists have previously developed antiviral surface modifications. These strategies often involve incorporating materials such as graphene or tannic acid and other natural agents into personal protective equipment such as masks, gloves, goggles, hard hats, and respirators.
Cientistas desenvolveram anteriormente modificações de superfície antivirais. Essas estratégias geralmente envolvem a incorporação de materiais como grafeno ou ácido tânico e outros agentes naturais em equipamentos de proteção individual, como máscaras, luvas, óculos, capacetes e respiradores.
These coatings are efficient. But they can pose a risk to human health. They can also be environmental hazards due to chemical leaching and have declining effectiveness over time as the potency of the active ingredients weakens.
Esses revestimentos são eficientes. Mas podem representar um risco para a saúde humana. Eles também podem ser perigos ambientais devido ao vazamento químico e têm eficácia decrescente com o tempo à medida que a potência dos ingredientes ativos enfraquece.
A decade-long journey
Uma jornada de uma década
Our journey toward a virus-bursting surface started more than a decade ago.
Nossa jornada em direção a uma superfície que explode vírus começou há mais de uma década.
We initially aimed to engineer a surface so smooth that germs would simply slide off. Surprisingly, we discovered the opposite. Bacteria adhere quite readily to nanoscopically smooth surfaces.
Inicialmente, nosso objetivo era projetar uma superfície tão lisa que os germes simplesmente escorregariam. Surpreendentemente, descobrimos o oposto. As bactérias aderem com bastante facilidade a superfícies nano-lisas.
Nature offers examples of bacteria-free surfaces. Take the water-repelling wings of cicadas and dragonflies. While these wings are self-cleaning, they act less by repelling bacteria and more as natural bactericides. That is, they kill bacteria. Natural bactericides are nature-derived “agents” that can kill germs, rather than inhibit their growth.
A natureza oferece exemplos de superfícies livres de bactérias. Considere as asas repelentes de água de cigarras e libélulas. Embora essas asas sejam autolimpantes, elas agem menos repelindo bactérias e mais como bactericidas naturais. Ou seja, elas matam bactérias. Bactericidas naturais são “agentes” derivados da natureza que podem matar germes, em vez de apenas inibir seu crescimento.
Experiments my colleagues and I did with gold-coated wings confirmed this bacteria-killing effect is not driven by surface chemistry, but rather by topography.
Experimentos que meus colegas e eu fizemos com asas revestidas de ouro confirmaram que este efeito de matar bactérias não é impulsionado pela química da superfície, mas sim pela topografia.
The physical nanostructures on the surface essentially force bacterial cell membranes to stretch and rupture.
As nanoestruturas físicas na superfície essencialmente forçam as membranas celulares bacterianas a esticar e romper.
Our earlier work showed that nanospike-covered silicon effectively destroys viruses on contact. But its rigid nature restricts its use on complex objects.
Nosso trabalho anterior mostrou que o silício coberto com nanoespículas destrói efetivamente vírus ao contato. Mas sua natureza rígida restringe seu uso em objetos complexos.
A lightweight, flexible and virus-bursting material
Um material leve, flexível e que rompe vírus
In this new study, we addressed this problem by creating a virus-bursting material that was lightweight, cost-effective and flexible.
Neste novo estudo, abordamos este problema criando um material que rompe vírus, que era leve, econômico e flexível.
This material is a thin acrylic film covered in thousands and thousands of ultra fine pillars. The nanotextured materials are smooth to touch. However, these nanopillars grab and stretch a virus’s outer shell until it ruptures. This kills viruses through mechanical force.
Este material é um filme acrílico fino coberto por milhares e milhares de pilares ultrafinos. Os materiais nanotexturizados são suaves ao toque. No entanto, esses nanopilares agarram e esticam a cápsula externa de um vírus até que ele se rompa. Isso mata vírus por força mecânica.
Lab tests with hPIV 3, which causes bronchiolitis and pneumonia, found up to 94% of virus particles were ripped apart or fatally damaged within an hour of contact with this material.
Testes de laboratório com hPIV 3, que causa bronquiolite e pneumonia, descobriram que até 94% das partículas virais foram despedaçadas ou danificadas fatalmente em até uma hora de contato com este material.
We discovered the distance between nanopillars matters far more than their height, with tightly packed pillars about 60 nanometres apart working best.
Descobrimos que a distância entre os nanopilares importa muito mais do que a sua altura, com pilares bem compactados a cerca de 60 nanômetros de distância funcionando melhor.
The mould we used to create this material can be easily scaled to provide wide-ranging industrial opportunities, from food packaging to public transport systems to hospital equipment and office desks.
O molde que usamos para criar este material pode ser facilmente escalado para fornecer oportunidades industriais de ampla gama, desde embalagens de alimentos até sistemas de transporte público, equipamentos hospitalares e mesas de escritório.
Nanostructured surfaces are built for durability. But they are susceptible to the same physical, chemical, and environmental stressors as any other material, and will degrade over time.
Superfícies nanoestruturadas são construídas para durabilidade. Mas são suscetíveis aos mesmos estressores físicos, químicos e ambientais que qualquer outro material, e se degradarão com o tempo.
Much remains to be discovered in the search for germ-free surfaces. But these nanotextured surfaces have enormous potential in the fight against viruses and provide an alternative to traditional, chemical-based methods.
Ainda há muito a ser descoberto na busca por superfícies livres de germes. Mas estas superfícies nanotexturizadas têm um enorme potencial na luta contra vírus e fornecem uma alternativa aos métodos tradicionais baseados em produtos químicos.
Elena Ivanova does not work for, consult, own shares in or receive funding from any company or organisation that would benefit from this article, and has disclosed no relevant affiliations beyond their academic appointment.
Elena Ivanova não trabalha, não é consultora, não possui ações nem recebe financiamento de nenhuma empresa ou organização que se beneficiaria deste artigo, e não divulgou afiliações relevantes além de seu cargo acadêmico.
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