Una nueva película plástica cubierta de miles de pequeños pilares puede desintegrar los virus al contacto

Piensa en cuántas superficies tocas cada día, desde la barra de la cocina hasta las agarraderas del autobús o del metro, tu escritorio y la pantalla de tu teléfono.

Diversos virus dañinos y otros gérmenes pueden propagarse fácilmente a través de estas superficies. La vía de infección típica consiste en tocar una superficie contaminada y luego tocarse los ojos, la nariz o la boca.

Por supuesto, es posible limpiar superficies con productos químicos. Sin embargo, estos pueden desgastarse, dañar el medio ambiente o contribuir a la resistencia antimicrobiana, donde los gérmenes dejan de responder a los medicamentos debido a la exposición repetida.

En nuestro nuevo estudio, publicado en Advanced Science, mis colegas y yo creamos una fina superficie de plástico con diminutas características a nanoescala, de milmillonésimas de metro de tamaño, que imitan la superficie nanotexturizada de las alas de los insectos y pueden romper físicamente los virus, específicamente el virus de la parainfluenza humana tipo 3 (hPIV-3).

Este nuevo material ofrece una forma económica y escalable de reducir considerablemente la probabilidad de que superficies como teléfonos y equipos hospitalarios propaguen enfermedades.

Los inconvenientes de los desinfectantes

Los métodos actuales para combatir la propagación de virus a través de las superficies suelen consistir en la limpieza para eliminar la suciedad y la desinfección para eliminar los contaminantes ocultos.

El desinfectante debe permanecer húmedo durante un tiempo para eliminar los gérmenes. Esto puede resultar complicado en algunos entornos reales.

Las superficies también pueden volver a contaminarse rápidamente cuando otras personas las tocan. Además, la desinfección suele implicar el uso de productos químicos agresivos que pueden dañar los equipos y el medio ambiente.

Los científicos ya han desarrollado modificaciones superficiales antivirales. Estas estrategias suelen implicar la incorporación de materiales como el grafeno o el ácido tánico y otros agentes naturales en equipos de protección personal como mascarillas, guantes, lentes, cascos y respiradores.

Estos recubrimientos son eficaces, pero pueden suponer un riesgo para la salud humana. Además, pueden ser perjudiciales para el medio ambiente debido a la lixiviación de sustancias químicas y su eficacia disminuye con el tiempo a medida que se debilita la potencia de los ingredientes activos.

Un viaje de una década

Nuestro camino hacia una superficie capaz de eliminar virus comenzó hace más de una década.

Inicialmente, nuestro objetivo era diseñar una superficie tan lisa que los gérmenes simplemente se deslizaran. Sorprendentemente, descubrimos lo contrario. Las bacterias se adhieren con bastante facilidad a superficies nanoscópicamente lisas.

La naturaleza ofrece ejemplos de superficies libres de bacterias. Consideremos las alas repelentes al agua de las cigarras y las libélulas. Si bien estas alas se limpian solas, su función no es tanto repeler bacterias, sino más bien actuar como bactericidas naturales. Es decir, eliminan las bacterias. Los bactericidas naturales son agentes de origen natural que pueden matar gérmenes, en lugar de inhibir su crecimiento.

Los experimentos que mis colegas y yo realizamos con alas recubiertas de oro confirmaron que este efecto bactericida no se debe a la química de la superficie, sino más bien a la topografía.

Las nanoestructuras físicas en la superficie obligan esencialmente a las membranas de las células bacterianas a estirarse y romperse.

Nuestros trabajos anteriores demostraron que el silicio recubierto de nanoagujas destruye eficazmente los virus al contacto. Sin embargo, su rigidez limita su uso en objetos complejos.

Un material ligero, flexible y capaz de eliminar virus

En este nuevo estudio, abordamos este problema creando un material capaz de destruir virus, que además era ligero, económico y flexible.

Este material es una fina película acrílica recubierta de miles y miles de pilares ultrafinos. Los materiales nanotexturizados son suaves al tacto. Sin embargo, estos nanopilares atrapan y estiran la envoltura externa del virus hasta que se rompe. Esto elimina los virus mediante fuerza mecánica.

Las pruebas de laboratorio realizadas con el virus hPIV 3, que causa bronquiolitis y neumonía, revelaron que hasta el 94% de las partículas virales se desintegraron o sufrieron daños fatales en el plazo de una hora tras el contacto con este material.

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.

El molde que utilizamos para crear este material se puede adaptar fácilmente para ofrecer una amplia gama de oportunidades industriales, desde envases de alimentos hasta sistemas de transporte público, pasando por equipos hospitalarios y escritorios de oficina.

Las superficies nanoestructuradas están diseñadas para ser duraderas. Sin embargo, son susceptibles a los mismos factores de estrés físicos, químicos y ambientales que cualquier otro material, y se degradarán con el tiempo.

Aún queda mucho por descubrir en la búsqueda de superficies libres de gérmenes. Sin embargo, estas superficies nanotexturizadas tienen un enorme potencial en la lucha contra los virus y ofrecen una alternativa a los métodos tradicionales basados ​​en productos químicos.

Elena Ivanova es profesora distinguida de Física en la Universidad RMIT.

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation.