Film plastik baru yang dilapisi ribuan pilar kecil dapat merobek virus saat kontak
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.
Permukaan plastik akrilik bertekstur, terinspirasi dari sayap serangga, dapat membantu mencegah penyebaran virus besar.
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.
Pikirkan berapa banyak permukaan yang Anda sentuh setiap hari, mulai dari meja dapur Anda hingga pegangan tangan di bus atau kereta, meja kerja Anda, dan layar ponsel Anda.
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.
Berbagai virus jahat dan kuman lain dapat menyebar dengan mudah melalui permukaan-permukaan ini. Jalur infeksi yang umum melibatkan menyentuh permukaan yang terkontaminasi – dan kemudian menyentuh mata, hidung, atau mulut Anda.
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.
Tentu saja, mungkin untuk membersihkan permukaan dengan produk kimia. Namun, produk-produk ini dapat aus, merusak lingkungan, atau berkontribusi pada resistensi antimikroba, di mana kuman tidak lagi merespons obat karena paparan berulang.
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).
Dalam penelitian baru kami, yang diterbitkan di Advanced Science, rekan-rekan saya dan saya menciptakan permukaan plastik tipis dengan fitur nano skala kecil, berukuran miliaran seperseribu meter, yang meniru permukaan bertekstur nano sayap serangga dan dapat merusak virus secara fisik – khususnya virus parainfluenza manusia tipe 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.
Material baru ini menawarkan cara yang murah dan dapat ditingkatkan skalanya untuk membuat permukaan seperti ponsel dan peralatan rumah sakit jauh lebih kecil kemungkinannya menyebarkan penyakit.
The downsides of disinfectants
Kekurangan disinfektan
Current methods for combating the spread of viruses via surfaces usually involves cleaning to remove dirt and disinfection to remove hidden contaminants.
Metode saat ini untuk memerangi penyebaran virus melalui permukaan biasanya melibatkan pembersihan untuk menghilangkan kotoran dan disinfeksi untuk menghilangkan kontaminan tersembunyi.
Disinfectant must remain wet for some time to kill germs. This can be challenging in some real-world settings.
Disinfektan harus tetap basah untuk beberapa waktu guna membunuh kuman. Hal ini bisa menjadi tantangan di beberapa lingkungan nyata.
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.
Permukaan juga dapat terkontaminasi kembali dengan cepat ketika disentuh oleh orang lain. Dan disinfeksi seringkali melibatkan penggunaan bahan kimia keras yang dapat merusak peralatan dan lingkungan.
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.
Para ilmuwan sebelumnya telah mengembangkan modifikasi permukaan antivirus. Strategi-strategi ini sering melibatkan penggabungan bahan-bahan seperti graphene atau asam tanat dan agen alami lainnya ke dalam peralatan pelindung diri seperti masker, sarung tangan, kacamata pelindung, helm, dan respirator.
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.
Lapisan-lapisan ini efisien. Namun, mereka dapat menimbulkan risiko bagi kesehatan manusia. Mereka juga dapat menjadi bahaya lingkungan karena pencucian kimia dan memiliki efektivitas yang menurun seiring waktu karena melemahnya potensi bahan aktif.
A decade-long journey
Perjalanan selama satu dekade
Our journey toward a virus-bursting surface started more than a decade ago.
Perjalanan kami menuju permukaan yang meledakkan virus dimulai lebih dari satu dekade yang lalu.
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.
Awalnya kami bertujuan merekayasa permukaan yang sangat halus sehingga kuman akan meluncur lepas. Secara mengejutkan, kami menemukan sebaliknya. Bakteri menempel dengan cukup mudah pada permukaan yang halus secara nanoskopi.
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.
Alam menawarkan contoh permukaan bebas bakteri. Ambil contoh sayap cicada dan capung yang menolak air. Meskipun sayap ini membersihkan diri sendiri, sayap ini bekerja bukan dengan menolak bakteri, melainkan lebih sebagai bakterisida alami. Artinya, mereka membunuh bakteri. Bakterisida alami adalah “agen” yang berasal dari alam yang dapat membunuh kuman, alih-alih menghambat pertumbuhannya.
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.
Eksperimen yang saya dan rekan-rekan saya lakukan dengan sayap berlapis emas mengonfirmasi bahwa efek pembunuh bakteri ini tidak didorong oleh kimia permukaan, melainkan oleh topografi.
The physical nanostructures on the surface essentially force bacterial cell membranes to stretch and rupture.
Nanostruktur fisik pada permukaan pada dasarnya memaksa membran sel bakteri untuk meregang dan pecah.
Our earlier work showed that nanospike-covered silicon effectively destroys viruses on contact. But its rigid nature restricts its use on complex objects.
Karya kami sebelumnya menunjukkan bahwa silikon yang dilapisi nanospike secara efektif menghancurkan virus saat kontak. Namun, sifatnya yang kaku membatasi penggunaannya pada objek yang kompleks.
A lightweight, flexible and virus-bursting material
Material yang ringan, fleksibel, dan menghancurkan virus
In this new study, we addressed this problem by creating a virus-bursting material that was lightweight, cost-effective and flexible.
Dalam penelitian baru ini, kami mengatasi masalah ini dengan menciptakan material penghancur virus yang ringan, hemat biaya, dan fleksibel.
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.
Material ini adalah film akrilik tipis yang dilapisi ribuan pilar ultra halus. Material bertekstur nano ini halus saat disentuh. Namun, nanopilar ini menggenggam dan meregangkan cangkang luar virus hingga pecah. Ini membunuh virus melalui kekuatan mekanik.
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.
Uji lab dengan hPIV 3, yang menyebabkan bronkiolitis dan pneumonia, menemukan bahwa hingga 94% partikel virus terkoyak atau rusak fatal dalam waktu satu jam setelah kontak dengan material ini.
We discovered the distance between nanopillars matters far more than their height, with tightly packed pillars about 60 nanometres apart working best.
Kami menemukan bahwa jarak antar nanopilar jauh lebih penting daripada ketinggiannya, dengan pilar-pilar yang berdekatan sekitar 60 nanometer terbukti paling efektif.
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.
Cetakan yang kami gunakan untuk membuat material ini dapat dengan mudah ditingkatkan skalanya untuk menyediakan peluang industri yang luas, mulai dari kemasan makanan hingga sistem transportasi umum, peralatan rumah sakit, dan meja kantor.
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.
Permukaan berstruktur nano dibuat untuk daya tahan. Namun, permukaan ini rentan terhadap tekanan fisik, kimia, dan lingkungan yang sama seperti material lainnya, dan akan terdegradasi seiring waktu.
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.
Masih banyak yang harus ditemukan dalam pencarian permukaan bebas kuman. Namun, permukaan bertekstur nano ini memiliki potensi besar dalam memerangi virus dan menyediakan alternatif dari metode berbasis kimia tradisional.
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 tidak bekerja untuk, berkonsultasi, memiliki saham di, atau menerima dana dari perusahaan atau organisasi mana pun yang akan mendapat manfaat dari artikel ini, dan tidak mengungkapkan afiliasi relevan di luar jabatan akademiknya.
Read more
-
Penelitian plagiat lolos tes otomatis, dan saya mendeteksinya – tetapi hanya karena itu menyalin karya saya
Plagiarised research passed automated tests, and I detected it – but only because it copied my work
-
Respons tegas Paus Leo terhadap serangan Trump menunjukkan seorang pria Tuhan, bukan politisi
Pope Leo’s resolute response to Trump attack reveals a man of God, not politics