Una nueva película plástica cubierta con miles de pequeños pilares puede desintegrar virus al contacto
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.
La superficie de plástico acrílico texturizada, inspirada en las alas de los insectos, podría ayudar a prevenir la propagación de virus 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.
Piensa en cuántas superficies tocas cada día, desde la encimera de tu cocina hasta el pasamanos del autobús o tren, tu escritorio de trabajo y la pantalla de tu teléfono.
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.
Una variedad de virus desagradables y otros gérmenes pueden propagarse fácilmente a través de estas superficies. La vía típica de infección implica tocar una superficie contaminada y luego tocarse los ojos, la nariz o la 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.
Por supuesto, es posible limpiar las superficies con productos químicos. Pero estos pueden desgastarse, dañar el medio ambiente o contribuir a la resistencia antimicrobiana, donde los gérmenes ya no responden a los medicamentos debido a la exposición 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).
En nuestro nuevo estudio, publicado en Advanced Science, mis colegas y yo creamos una superficie de plástico delgada con diminutas características a nanoescala, de un tamaño de milmillonésimas de metro, que imitan la superficie nanotexturizada de las alas de los insectos y pueden romper físicamente virus, específicamente el virus 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 nuevo material ofrece una forma económica y escalable de hacer que las superficies, como los teléfonos y el equipo hospitalario, sean mucho menos propensas a propagar enfermedades.
The downsides of disinfectants
Los inconvenientes de los desinfectantes
Current methods for combating the spread of viruses via surfaces usually involves cleaning to remove dirt and disinfection to remove hidden contaminants.
Los métodos actuales para combatir la propagación de virus a través de superficies generalmente implican la limpieza para eliminar la suciedad y la desinfección para eliminar contaminantes ocultos.
Disinfectant must remain wet for some time to kill germs. This can be challenging in some real-world settings.
El desinfectante debe permanecer húmedo durante algún tiempo para matar gérmenes. Esto puede ser complicado en algunos entornos del mundo real.
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.
Las superficies también pueden recontaminarse rápidamente cuando otras personas las tocan. Y la desinfección a menudo implica el uso de productos químicos fuertes que pueden dañar el equipo y el medio 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.
Los científicos han desarrollado previamente modificaciones superficiales antivirales. Estas estrategias a menudo implican la incorporación de materiales como el grafeno o el ácido tánico y otros agentes naturales en equipos de protección personal como mascarillas, guantes, gafas, cascos y 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.
Estos recubrimientos son eficientes. Pero pueden representar un riesgo para la salud humana. También pueden ser peligros ambientales debido a la lixiviación química y tienen una eficacia decreciente con el tiempo a medida que disminuye la potencia de los ingredientes activos.
A decade-long journey
Un viaje de una década
Our journey toward a virus-bursting surface started more than a decade ago.
Nuestro viaje hacia una superficie que hace estallar virus comenzó hace más de una 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, nuestro objetivo era diseñar una superficie tan lisa que los gérmenes simplemente se deslicearan. Sorprendentemente, descubrimos lo contrario. Las bacterias se adhieren con bastante facilidad a superficies nanoscópicamente 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.
La naturaleza ofrece ejemplos de superficies libres de bacterias. Tomemos las alas repelentes de agua de las cigarras y las libélulas. Aunque estas alas son autolimpiables, actúan menos repeliendo bacterias y más como bactericidas naturales. Es decir, matan bacterias. Los bactericidas naturales son «agentes» derivados de la naturaleza que pueden matar gérmenes, en lugar de solo inhibir su crecimiento.
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 mis colegas y yo realizamos con alas recubiertas de oro confirmaron que este efecto bactericida no está impulsado por la química de la superficie, sino más bien por la topografía.
The physical nanostructures on the surface essentially force bacterial cell membranes to stretch and rupture.
Las nanoestructuras físicas de la superficie fuerzan esencialmente a las membranas celulares bacterianas a estirarse y romperse.
Our earlier work showed that nanospike-covered silicon effectively destroys viruses on contact. But its rigid nature restricts its use on complex objects.
Nuestro trabajo anterior demostró que el silicio cubierto de nanospinas destruye eficazmente los virus al contacto. Pero su naturaleza rígida restringe su uso en objetos complejos.
A lightweight, flexible and virus-bursting material
Un material ligero, flexible y que destruye virus
In this new study, we addressed this problem by creating a virus-bursting material that was lightweight, cost-effective and flexible.
En este nuevo estudio, abordamos este problema creando un material que destruye virus, que es ligero, rentable y flexible.
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 es una película acrílica delgada cubierta con miles y miles de pilares ultrafinos. Los materiales nanotexturizados son suaves al tacto. Sin embargo, estos nanopilares agarran y estiran la cubierta exterior de un virus hasta que este se rompe. Esto mata los virus mediante fuerza mecánica.
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.
Las pruebas de laboratorio con hPIV 3, que causa bronquiolitis y neumonía, encontraron que hasta un 94% de las partículas virales fueron desgarradas o dañadas fatalmente en el plazo de una hora tras el contacto con este material.
We discovered the distance between nanopillars matters far more than their height, with tightly packed pillars about 60 nanometres apart working best.
Descubrimos que la distancia entre los nanopilares importa mucho más que su altura, y que los pilares muy juntos, separados por unos 60 nanómetros, funcionan mejor.
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.
El molde que utilizamos para crear este material se puede escalar fácilmente para proporcionar oportunidades industriales de gran alcance, desde el envasado de alimentos hasta los sistemas de transporte público, el equipo hospitalario y los escritorios de oficina.
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.
Las superficies nanoestructuradas están diseñadas para la durabilidad. Pero son susceptibles a los mismos factores de estrés físicos, químicos y ambientales que cualquier otro material, y se degradarán con el tiempo.
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.
Aún queda mucho por descubrir en la búsqueda de superficies libres de gérmenes. Pero estas superficies nanotexturizadas tienen un enorme potencial en la lucha contra los virus y proporcionan una alternativa a los métodos tradicionales basados en productos 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 no trabaja para, asesora, posee acciones de, ni recibe financiación de ninguna empresa u organización que se beneficiaría de este artículo, y no ha revelado afiliaciones relevantes más allá de su nombramiento académico.
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