راهکار ضد میکروبی مبتنی بر فناوری نانو سیکادا برای سطوح عاری از کووید
کروناویروس سندرم حاد تنفسی-۲ (SARS-CoV-2) زمانی شیوع پیدا می‌کند که فرد، سطوح آلوده را لمس کرده و سپس مستقیماً دهان، بینی یا چشم‌های خود را لمس می‌کند. در زمان نوشتن این مقاله، بیش از 68 میلیون نفر در سراسر جهان آلوده شده‌اند. قطرات ویروس با تمیز کردن و ضد عفونی کردن معمول، برای چندین روز بر روی سطوح باقی می‌مانند و آن را آلوده می‌کنند.
بسیاری از مواد ضد عفونی‌کننده‌های تجاری سطوح، ویروس‌ها را از بین می‌برند، اما از سطح در برابر آلودگی‌های آینده محافظت نمی‌کنند. این امر باعث می‌شود پس از بازگشت افراد آلوده به آن ناحیه ویروس‌ها مجدد به سطوح بازگردند. سیکادا با شرکت سینگو نانوکِر (Signo NanoCare) انگلستان برای توسعه راهکارهای نانوپوشش مقاوم در برابر ویروس همکاری کرده‌است.
نوئل پارکینسون، مدیر سیکادا گفت: «این پوشش یک لایه شیشه‌ای نانو-مقیاس بر روی سطح مواد پایه تشکیل می‌دهد که علاوه بر دفع مایع و آلودگی، تمیز کردن آنها را نیز آسان می‌کند، همچنین یک لایه ضد میکروبی محافظ برای از بین بردن مداوم ویروس‌ها، باکتری‌ها، کپک‌ها و قارچ‌ها ایجاد می‌کند. با سوراخ شدن سطح دیواره خارجی سلول، میکروب از نظر فیزیکی از بین می‌رود و غیرفعال می‌شود. این محصول حداقل ۱۲ ماه حفاظت ضد میکروبی را برای تمام سطوح اعمال‌شده فراهم می‌کند.»
فناوری نانو ضد میکروبی برای مبارزه با کووید-19
قطر کووید-19 حدود ۱۲۵ نانومتر است. برای این اندازه، می‌توان از نانوذرات زیست‌سازگار با استفاده از سیستم انتقال دارو استفاده کرد تا خصوصیات ویروس را تغییر داده و آن را از نظر ژنتیکی خنثی کرد. با توجه به افزایش نسبت سطح به حجم یک جرم خاص از ذرات، استفاده از نانومواد در مقیاس ۱ تا ۱۰۰ نانومتر به روشی رایج برای از بین بردن فعالیت میکروارگانیسم تبدیل شده است.
در ژوئن ۲۰۲۰، دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو با نشان دادن چشم‌انداز استفاده از هسته نانوسفنج‌های پلیمری زیست‌تخریب‌پذیر و مورد تأیید FDA که پاتوژن‌ها و سموم مضر را جذب می‌کند، در مبارزه با کووید-19 شرکت کرد. نانوسفنج‌ها ۱۰۰۰ برابر کم‌تر از تار موی انسان ضخامت دارند. پیش از این، روی، مس و نقره با کاهش اندازه ذرات، از جمله افزودن آنها به پلیمری که انتشار یون‌های فلزی را افزایش می‌دهد، خواص ضد باکتریایی بسیار خوبی نشان داده و رفتار ضد میکروبی را تأیید می‌کند.
فناوری پذیرفته‌شده سیکادا در ابتدا توسط Nano-Care Deutschland AG معرفی شد، که در سال ۲۰۱۹ با ابداع فناوری به نام "محافظ مایع (Liquid Guard)" جایزه نوآوری آلمان را از آن خود کرد. این راهکار به صورت ۲۴ ساعته از از سطح در برابر رشد میکروب مانند استافیلوکوک محافظت می‌کند. راهکار سیکادا، باعث پیشرفت بیشتر این فناوری شد، به طوری که با اعمال این پوشش در محل مورد نظر، حداقل ۱۲ ماه از آن محافظت می‌کند.
حذف کووید-19 با استفاده از ضد عفونی‌کننده
ماده ضد عفونی‌کننده مناسب از انتقال بیشتر کووید-19 بر روی سطوح مختلف جلوگیری می‌کند. به گفته پژوهشگران، سطوح آلوده به کووید-19 را می‌توان با استفاده از ترکیب شیمیایی زیر از بین برد: ۶۲ تا ۷۱ درصد اتانول، ۰.۵ درصد هیدروژن پراکسید، یا ۰.۱ درصد سدیم هیپوکلریت. برای محافظت از فردی که در بسیاری از مکان‌های تجاری مانند هواپیما فرآیند ضد عفونی را انجام می‌دهد، کیت احتیاط جامع (UPK) و تجهیزات حفاظت شخصی (PPE) مورد نیاز است.
عدم فعالیت این ویروس بر روی سطوح مختلف تحت‌تاثیر دما، رطوبت و نوع سطح است. پیش از این، محققان تأثیر دما و رطوبت بر روی تکثیر (R) را مورد بررسی قرار دادند که نشان داد با افزایش 30 درجه سانتی‌گراد دما و 25 درصد رطوبت نسبی، مقدار R حدود 0.89 (0.69 درجه حرارت و 0.20 رطوبت) از زمستان تا تابستان در نیم‌کره شمالی کاهش یافت. مطالعه دیگری اهمیت مطالعه زمان خشک شدن قطره و ارتباط آن با شیوع پاندمی را مورد بررسی قرار داد. نتایج حاکی از آن است که زمان خشک شدن کوتاه‌تر، که تحت‌تاثیر زاویه برخورد قرار دارد، با کاهش احتمال عفونت کووید مرتبط است.
در بین نوآوری‌های اخیر در زمینه عدم فعالیت سطحی کووید، مرکز فناوری‌های پزشکی دانشگاه فناوری کویینزلند (CBT-QUT)، با موفقیت یک نانوساختار با عرض 21 تا 25 نانومتر بر روی سطح آلیاژ آلومینیوم 6063 به روش حکاکی-مرطوب ایجاد کرده‌است. این پوشش باعث عدم فعالیت کووید-19 در طول ۶ ساعت بر روی سطوح نانوساختار ضد ویروسی با دوام شد.
فناوری سیکادا امید فراوانی برای ایمن نگه داشتن مکان‌های عمومی در برابر کووید-19 ایجاد کرده و در صورت بروز پاندمی دیگری در آینده، یک اساس و مبنای استثنایی برای تحقیقات به شمار می‌آید. این نانوپوشش از نظر پوستی ایمن است و پیش از این توسط مدرسه کالج هال مورد تأیید قرار گرفته است.
درباره نویسنده «پروا چانتیال»
پروا چانتیال در سال 2013 پس از فارغ‌التحصیلی از دانشگاه منچستر در رشته مهندسی شیمی با گرایش انرژی و محیط زیست، به دانشگاه لایبنیتس هانوفر آلمان رفت تا مدرک دکترای خود را در رشته فناوری نانو دنبال کند. وی در دوران دکترا نیز سمت دستیاری تحقیق را در Laser Zentrum Hannover e.V به عهده داشت.
تجربه کاری و دکترای او به درک خصوصیات نوری نانو مواد اختصاص دارد. او از زمان پایان دوره دکترا در سال 2017، در Steinbeis R-Tech به عنوان مدیر پروژه مشغول به کار است. مسئولیت‌های کاری وی در همکاری با شرکای مختلف صنعتی شامل مدیریت علمی و مدیریت پروژه در زمینه ارزیابی چرخه عمر فرآیندهای تولید و آنالیز ریسک نانومواد است.