Los revolucionarios picos de silicio destruyen el 96% de los virus al contacto

Virus en la superficie de silicio con nanopúas, ampliado 65.000 veces. Al cabo de una hora ya empezó a perder material. Crédito: RMIT

Un equipo de investigación internacional dirigido por la Universidad RMIT diseñó y fabricó un un virus-Desinfección de superficies que puede ayudar a controlar la propagación de enfermedades en hospitales, laboratorios y otros entornos de alto riesgo. La superficie hecha de silicio está cubierta de pequeños nanopicos que pinchan los virus al contacto.

Las pruebas de laboratorio con el virus hPIV-3, que causa bronquitis, neumonía y crup, mostraron que el 96% de los virus estaban fragmentados o dañados hasta el punto de que ya no podían replicarse para causar infección. Estos impresionantes resultados aparecieron en la portada de la mejor revista de nanociencia. ACS Nanomuestran la promesa del material de ayudar a controlar la transmisión de material biológico potencialmente peligroso en laboratorios y entornos de atención médica.

Virus en la superficie de silicio con nanopúas, ampliado 65.000 veces. Después de 6 horas quedó completamente destruido. Crédito: RMIT

Pica los virus para matarlos.

La autora correspondiente, la Dra. Natalie Borg, de la Facultad de Ciencias Biomédicas y de la Salud del RMIT, dijo que este concepto aparentemente poco sofisticado de pinchar virus requería una experiencia técnica considerable.

«Nuestra superficie que mata virus parece un espejo negro y plano a simple vista, pero en realidad tiene pequeñas púas diseñadas específicamente para matar virus», dijo. «Este material se puede incorporar a dispositivos y superficies que se tocan comúnmente para prevenir la propagación viral y reducir el uso de desinfectantes».

La Dra. Natalie Borg inspecciona una muestra de la lámina de silicio con nanopúas. Crédito: RMIT

Las superficies con nanopúas se fabricaron en el Centro de Nanofabricación de Melbourne, comenzando con una oblea de silicio suave, que se bombardea con iones para eliminar estratégicamente el material. El resultado es una superficie llena de agujas de 2 nanómetros de espesor (30.000 veces más delgadas que un cabello humano) y 290 nanómetros de alto.

Especialistas en superficies antimicrobianas

El equipo dirigido por la distinguida profesora del RMIT Elena Ivanova tiene años de experiencia estudiando métodos mecánicos para el control de microorganismos patógenos inspirados en el mundo de la naturaleza: las alas de insectos como las libélulas o las cigarras tienen nanoescala una estructura puntiaguda que puede perforar bacterias y hongos.

Sin embargo, en este caso los virus son un orden de magnitud más pequeños que las bacterias y, por lo tanto, las agujas deben ser correspondientemente más pequeñas para que puedan tener algún efecto sobre ellos. El proceso por el cual los virus pierden su capacidad infecciosa al entrar en contacto con la superficie nanoestructurada ha sido analizado en términos teóricos y prácticos por el equipo de investigación.

Tim Ivanova con la autora del estudio correspondiente, la profesora Elena Ivanova (tercera desde la izquierda) y el autor principal del estudio, Samson Mah (segundo desde la derecha). Crédito: RMIT

Los investigadores de la Universidad Rovira i Virgili (URV) de España, el doctor Vladimir Baulin y el doctor Vassil Tzanov, simularon con el ordenador las interacciones entre virus y agujas. Los investigadores del RMIT llevaron a cabo un análisis experimental práctico, expusieron el virus a la superficie nanoestructurada y observaron los resultados en las instalaciones de microscopía y microanálisis del RMIT.

Los hallazgos muestran que el diseño de púas es extremadamente eficaz para dañar la estructura externa del virus y perforar sus membranas, deteniendo el 96% de los virus que entran en contacto con la superficie en seis horas. El primer autor del estudio, Samson Mah, quien completó el trabajo bajo la dirección de RMIT-CSIRO Masters by Research Scholarship y ahora ha pasado a trabajar en su investigación de doctorado con el equipo, dijo que se sintió inspirado por el potencial práctico de la investigación.

«La implementación de esta tecnología avanzada en entornos de alto riesgo, como laboratorios o instalaciones sanitarias, donde la exposición a materiales biológicos peligrosos es una preocupación, puede mejorar significativamente las medidas de contención contra enfermedades infecciosas», afirmó. «Al hacerlo, pretendemos crear entornos más seguros para investigadores, profesionales sanitarios y pacientes por igual».

Referencia: «Piercing of the Human Parainfluenza Virus by Nanostructured Surfaces» por Samson WL Mah, Denver P. Linklater, Vassil Tzanov, Phuc H. Le, Chaitali Dekiwadia, Edwin Mayes, Ranya Simons, Daniel J. Eyckens, Graeme Moad, Soichiro Saita , Saulius Joudkazis, David A. Jans, Vladimir A. Baulin, Natalie A. Borg y Elena P. Ivanova, 21 de diciembre de 2023, ACS Nano.
DOI: 10.1021/acsnano.3c07099

El proyecto fue una colaboración verdaderamente interdisciplinar y multiinstitucional llevada a cabo durante dos años, en la que participaron investigadores del RMIT, la URV (España), CSIRO, la Universidad de Swinburne, la Universidad de Monash y el Instituto Kaiteki (Japón).

Este estudio fue apoyado por el Centro de Investigación ARC para la Fabricación de Acero de Australia y el Centro de Capacitación Transformacional Industrial ARC en Ingeniería de Superficies para Materiales Avanzados.