القماش المكهرب يمكن أن ينطلق من فيروس كورونا على الأقنعة والملابس

2023 مؤلف: Peter Bradberry | [email protected]. آخر تعديل: 2023-05-21 22:31

يمكن أن تؤدي المواد والطلاءات الجديدة إلى تعطيل النسيج أو طرد الجسيمات الفيروسية.

يمكن أن يؤدي ارتداء الأقنعة ومعدات الحماية الشخصية الأخرى (PPE) إلى إبطاء انتشار COVID-19. توصي المراكز الأمريكية لمكافحة الأمراض والوقاية منها الجميع بارتداء نوع من أغطية الوجه في الأماكن العامة ، خاصةً حيث يصعب الحفاظ على التباعد الاجتماعي. ويرتدي العاملون الصحيون أغطية إضافية ، مثل العباءات. ومع ذلك ، فإن كل هذه المعدات الوقائية تشترك في مشكلة واحدة كبيرة: لا يزال الناس يواجهون خطر الإصابة بفيروس كورونا الجديد إذا لامسوا عن طريق الخطأ مناطق من القماش ملوثة بجزيئات فيروسية. لذلك يعمل الباحثون على تطوير قطعة قماش يمكن أن تعطل أو تطرد فيروسات كورونا - بما في ذلك بشكل مثالي تلك التي تسبب COVID-19 - ومسببات الأمراض الأخرى.

يمكن للناس نقل الجزيئات المعدية إلى أيديهم إذا لامسوا الجزء الأمامي من القناع أثناء الاستخدام أو عند خلع العباءات أو غيرها من معدات الوقاية الشخصية ، وفقًا لما ذكره تشاندان سين ، مدير مركز إنديانا للطب والهندسة التجديديين في جامعة إنديانا. لقد عمل هو وزملاؤه على تطوير طريقة لجعل هذه الجسيمات والعوامل المعدية الأخرى غير ضارة. يُجري الفريق أبحاثًا حول المواد "الكهربية الكهربائية" التي "تولد مجالات كهربائية عبر سطح القماش لاسلكيًا" ، كما يقول سين. يمكن لهذه الحقول أن تعطل سلوك البكتيريا أو الفيروسات على القماش.

يقول: "جمال هذه [التكنولوجيا] هو التصميم البسيط بطبيعته". تتم طباعة مادة البوليستر مع بقع متناوبة من الفضة والزنك تشبه نقاط البولكا. يبلغ عرضها من 1 إلى 2 ملم ومتباعدة عن بعضها بمقدار ملليمتر واحد. عندما تجف المادة الكهربائية ، فإنها تعمل كنسيج عادي. ولكن إذا تم ترطيبه ، على سبيل المثال ، باللعاب ، فإن البخار الناتج عن السعال أو أيونات سوائل الجسم الأخرى في السائل يؤدي إلى تفاعل كهروكيميائي. ثم تولد الفضة والزنك مجالًا كهربائيًا ضعيفًا ينقض مسببات الأمراض على السطح.

شارك الباحثون في تطوير المادة مع شركة التكنولوجيا الحيوية Vomaris Innovations في عام 2012. وأظهروا العام الماضي أنه يمكن استخدام هذه التقنية لعلاج الأغشية الحيوية البكتيرية في الجروح. يقول سين إن هناك تجربة سريرية جارية لمزيد من تقييم فعالية النسيج باعتباره ضمادًا نظيفًا من إدارة الغذاء والدواء للعناية بالجروح.

استجابةً لوباء COVID-19 ، اختبر فريق Sen مادته الحالية على سلالة فيروس كورونا مختلفة تسبب مرضًا تنفسيًا في الخنازير وعلى نوع غير ذي صلة من مسببات الأمراض يسمى الفيروس البطيء. يقول: "أردنا أن نعرف إلى أي مدى يمكن تطبيق هذا المبدأ على نطاق واسع". في دراسة نُشرت على خادم ما قبل الطباعة ChemRxiv في مايو ، أفاد فريق Sen أن نسيجها الكهربائي أدى إلى زعزعة استقرار كلا الفيروسين ، مما جعلهما غير قادرين على إصابة الخلايا. يخطط الباحثون لتقديم النتائج إلى مجلة راجعها الزملاء أيضًا.

لدراسة تأثير النسيج ، وضعوا محلولًا سائلًا يحتوي على جزيئات فيروسية على القماش الكهروضوئي ونسيج تحكم بوليستر بدون نقاط معدنية. بعد امتصاص القطرات بالكامل ، واستراحة العينات لمدة تتراوح من دقيقة إلى خمس دقائق ، استعاد الباحثون جزيئات فيروسية من كلا النسيجين واختبروا ما إذا كان لا يزال بإمكانهم إصابة أنواع الخلايا التي يستهدفونها عادةً.

يقول جيف كارب ، أستاذ الطب في مستشفى بريجهام والنساء في بوسطن والقائد المشارك لمجموعة عمل أجهزة التنفس N95 في مركز ماساتشوستس العام بريغهام للابتكار COVID. يضيف كارب ، الذي لم يشارك في الدراسة ، أن الباحثين لم يختبروا جميع الفيروسات التي وضعوها على القماش. يقول: "في الواقع ، لم يتم استرداد غالبية الفيروسات من المنسوجات التي تم فحصها في هذه الدراسة". يجيب سين بأن فريقه ركز على أخذ عينات كافية فقط من الجسيمات الفيروسية لإظهار أن النسيج جعلها غير قادرة على إصابة الخلايا. استعاد الباحثون ما يقرب من 44 في المائة من الجسيمات من عينات النسيج الكهروضوئي التي استقرت لمدة دقيقة واحدة. واستعادوا 24 بالمائة منهم من العينات التي استقرت لمدة خمس دقائق.

لم يتم اختبار قدرات المواد في مكافحة الفيروسات على وجه التحديد على SARS-CoV-2 ، الفيروس التاجي الذي يسبب COVID-19. ومع ذلك ، فإن النتائج التي توصل إليها الباحثون مع الفيروسين اللذين درسوهما أعطتهم "الأمل في أن هذا يمكن أن ينطبق على نطاق أوسع" ، كما يقول سين. ويضيف أن التصنيع على نطاق واسع للنسيج الكهربائي أمر ممكن بالفعل وأن تكاليف إنتاجه منخفضة نسبيًا. يقترح أنه يمكن طباعة النقاط المعدنية مباشرة على الأسطح الأمامية للأقنعة. أو يمكن إدخال نسيج كهربائي بين مقدمة القناع ووجه مرتديه.

إذا كانت مادة معدات الوقاية الشخصية التي تمنع الفيروسات متاحة على نطاق واسع ، فقد تحد من قدرة الفيروس التاجي الجديد على الانتشار. يقول كارب: "هناك حاجة كبيرة لم تتم تلبيتها لفهم أساليب انتقال الفيروس التي تؤدي إلى انتقال الفيروس بشكل أفضل". "بينما نطور فهمًا أفضل لهذا ، هناك حاجة فورية ضخمة لتطوير وتطبيق الحلول بسرعة التي يمكن أن تقلل انتقال."

النقاط المعدنية ليست هي النهج الوحيد المحتمل. يعمل بول ليو ، مدير مختبر المواد المتقدمة في جامعة بيتسبرغ ، وزملاؤه على تطوير طلاء نسيج يقاوم سوائل الجسم والبروتينات والبكتيريا. كما أنه يصد سلالة واحدة من الفيروسات الغدية التي تسبب أمراض الجهاز التنفسي وأخرى تسبب التهاب الملتحمة ، كما ورد في ACS Applied Materials & Interfaces في أبريل. ومع ذلك ، لم يختبر فريق Leu أيضًا المادة باستخدام فيروس كورونا الجديد نفسه. "الشيء الرئيسي في اختبار [الغلاف] على فيروس SARS-CoV-2 هو مستوى السلامة الحيوية الذي تحتاجه لاختباره ، لأنه خطير للغاية ،" كما يقول. ومع ذلك ، يخطط فريقه لمعرفة مدى نجاح المنسوجات التي تحتوي على هذا الطلاء في صد فيروس كورونا مختلف.

يقول ليو إن الطلاء ، الذي يظل طاردًا حتى بعد الغسيل بالموجات فوق الصوتية والكشط بشفرة حلاقة ، يمكن أن يجعل معدات الوقاية الشخصية أكثر أمانًا لمن يرتدونها. وأشار الباحثون في الدراسة إلى أنه يمكن استخدامه أيضًا على بياضات أسرّة المستشفيات والستائر وكراسي غرفة الانتظار. لكن Leu يشير إلى أن الطلاء مخصص للاستخدام مع المنسوجات الطبية التي تعتبر بالفعل قابلة لإعادة الاستخدام. لم يقم فريقه باختباره على أقنعة تستخدم مرة واحدة أو N95s ، لكنه يعتقد أنها يمكن أن تلحق الضرر بها. ومع ذلك ، يقول ، يمكن للطلاء أن يعمل بشكل جيد لأقنعة القماش مثل تلك التي يرتديها الكثيرون الآن بين عامة الناس.

من خلال تطوير مواد تقتل أو تطرد الفيروسات ، يأمل الباحثون في جعل الأقنعة وغيرها من أدوات الحماية أكثر أمانًا في الإزالة وأكثر فاعلية ضد جميع الفيروسات. يقول سين: "إذا كان لدى الشخص العادي معدات الوقاية الشخصية التي لا تنشر العدوى ، أعتقد أن هذه مشكلة كبيرة وكبيرة".

اقرأ المزيد عن تفشي فيروس كورونا من Scientific American هنا. واقرأ التغطية من شبكتنا الدولية من المجلات هنا.