Overflader kan designes med antivirale egenskaber for at afbøde COVID-19

Hvis en luftvejsdråbe fra en person inficeret med COVID-19 lander på en overflade, det bliver en mulig kilde til spredning af sygdom. Dette er kendt som fomite -spredningsvejen, hvor den vandige fase af den respiratoriske dråbe tjener som et medium for virusoverlevelse.

Den respiratoriske dråbes levetid bestemmer, hvor sandsynligt en overflade er for at sprede en virus. Mens 99,9% af dråbens væskeindhold fordamper inden for få minutter, en resterende tynd film, der gør det muligt for virussen at overleve, kan efterlades.

Dette rejser spørgsmålet:Er det muligt at designe overflader for at reducere overlevelsestiden for vira, inklusive coronavirus, der forårsager COVID-19? I Fysik af væsker , IIT Bombay-forskere præsenterer deres arbejde med at udforske, hvordan fordampningshastigheden af ​​resterende tynde film kan accelereres ved at justere overfladers fugtbarhed og skabe geometriske mikroteksturer på dem.

En optimalt designet overflade vil hurtigt få en viral belastning til at henfalde, gør det mindre tilbøjeligt til at bidrage til spredning af vira.

"Med hensyn til fysik, den faste-væske grænsefladeenergi forstærkes af en kombination af vores foreslåede overfladeteknik og forøgelse af det usammenhængende tryk i den resterende tynde film, hvilket vil fremskynde tørringen af ​​den tynde film, " sagde Sanghamitro Chatterjee, hovedforfatter og en postdoc i maskiningeniørafdelingen.

Forskerne var overraskede over at opdage, at kombinationen af ​​en overflades fugtbarhed og dens fysiske tekstur bestemmer dens antivirale egenskaber.

"Fortløbende at skræddersy nogen af ​​disse parametre ville ikke opnå de bedste resultater, "sagde Amit Agrawal, en medforfatter. "Den mest ledende antivirale effekt ligger inden for et optimeret område af både fugtbarhed og tekstur."

Mens tidligere undersøgelser rapporterede antibakterielle virkninger ved at designe superhydrofobe (afviser vand) overflader, deres arbejde indikerer, at antiviralt overfladedesign kan opnås ved overfladehydrofilicitet (tiltrækker vand).

"Vores nuværende arbejde viser, at det er muligt at designe anti-COVID-19 overflader, " sagde Janini Murallidharan, en medforfatter. "Vi foreslår også en designmetodologi og leverer parametre, der er nødvendige for at konstruere overflader med den korteste virusoverlevelsestid."

Forskerne opdagede, at overflader med højere og tætpakkede søjler, med en kontaktvinkel på omkring 60 grader, viser den stærkeste antivirale effekt eller korteste tørretid.

Dette arbejde baner vejen for fremstilling af antivirale overflader, der vil være nyttige ved design af hospitalsudstyr, medicinsk eller patologisk udstyr, såvel som ofte berørte overflader, som dørhåndtag, smartphone skærme, eller overflader inden for områder, der er tilbøjelige til udbrud.

"I fremtiden, vores model kan let udvides til luftvejssygdomme som influenza A, som spredes gennem fomite transmission, "sagde Rajneesh Bhardwaj, en medforfatter. "Da vi analyserede antivirale effekter ved en generisk model uafhængig af den specifikke geometri af tekstur, det er muligt at fremstille geometriske strukturer baseret på forskellige fremstillingsteknikker - fokuserede ionstråler eller kemisk ætsning - for at opnå det samme resultat. "