Um vírus na superfície de silício com nano pontas, ampliado 65.000 vezes. Após 1 hora já começou a vazar material. Crédito: RMIT
Uma equipe de pesquisa internacional liderada pela Universidade RMIT projetou e fabricou um vírus-superfície mortal que poderia ajudar a controlar a propagação de doenças em hospitais, laboratórios e outros ambientes de alto risco. A superfície feita de silício é coberta por minúsculos nanoespinhos que espetam os vírus ao entrar em contato.
Testes de laboratório com o vírus hPIV-3 – que causa bronquite, pneumonia e crupe – mostraram que 96% dos vírus foram dilacerados ou danificados a ponto de não conseguirem mais se replicar para causar infecção. Estes resultados impressionantes, apresentados na capa da principal revista de nanociências ACS Nanomostram a promessa do material em ajudar a controlar a transmissão de material biológico potencialmente perigoso em laboratórios e ambientes de saúde.
Um vírus na superfície de silício com nano pontas, ampliado 65.000 vezes. Após 6 horas, foi completamente destruído. Crédito: RMIT
Spike os vírus para matá-los
A autora correspondente, Natalie Borg, da Escola de Saúde e Ciências Biomédicas da RMIT, disse que esse conceito aparentemente pouco sofisticado de espetar o vírus exigia considerável conhecimento técnico.
“Nossa superfície de eliminação de vírus parece um espelho preto plano a olho nu, mas na verdade tem pequenas pontas projetadas especificamente para matar vírus”, disse ela. “Este material pode ser incorporado em dispositivos e superfícies comumente tocados para prevenir a propagação viral e reduzir o uso de desinfetantes.”
Dra. Natalie Borg inspeciona uma amostra da folha de silício com nano pontas. Crédito: RMIT
As superfícies com nano pontas foram fabricadas no Centro de Nanofabricação de Melbourne, começando com uma pastilha de silício lisa, que é bombardeada com íons para remover estrategicamente o material. O resultado é uma superfície cheia de agulhas com 2 nanômetros de espessura – 30 mil vezes mais finas que um fio de cabelo humano – e 290 nanômetros de altura.
Especialistas em superfícies antimicrobianas
A equipe liderada pela ilustre professora da RMIT, Elena Ivanova, tem anos de experiência no estudo de métodos mecânicos para controlar microrganismos patogênicos inspirados no mundo da natureza: as asas de insetos como libélulas ou cigarras têm um nanoescala estrutura pontiaguda que pode perfurar bactérias e fungos.
Neste caso, no entanto, os vírus são uma ordem de grandeza menores que as bactérias, portanto as agulhas devem ser correspondentemente menores para que possam ter algum efeito sobre eles. O processo pelo qual os vírus perdem a capacidade infecciosa ao entrar em contato com a superfície nanoestruturada foi analisado em termos teóricos e práticos pela equipe de pesquisa.
Equipe Ivanova com a autora correspondente do estudo, Professora Elena Ivanova (3ª da esquerda) e o autor principal do estudo, Samson Mah (2º da direita). Crédito: RMIT
Pesquisadores da Universitat Rovira i Virgili (URV) da Espanha, Dr. Vladimir Baulin e Dr. Vassil Tzanov, simularam em computador as interações entre os vírus e as agulhas. Os pesquisadores da RMIT realizaram uma análise experimental prática, expondo o vírus à superfície nanoestruturada e observando os resultados no Centro de Microscopia e Microanálise da RMIT.
As descobertas mostram que o design do espigão é extremamente eficaz em danificar a estrutura externa do vírus e perfurar as suas membranas, incapacitando 96% dos vírus que entraram em contacto com a superfície em seis horas. O primeiro autor do estudo, Samson Mah, que completou o trabalho sob um RMIT-CSIRO Masters by Research Scholarship e agora progredindo para trabalhar em sua pesquisa de doutorado com a equipe, disse que se inspirou no potencial prático da pesquisa.
“A implementação desta tecnologia de ponta em ambientes de alto risco, como laboratórios ou instalações de saúde, onde a exposição a materiais biológicos perigosos é uma preocupação, poderia reforçar significativamente as medidas de contenção contra doenças infecciosas”, disse ele. “Ao fazer isso, pretendemos criar ambientes mais seguros para pesquisadores, profissionais de saúde e pacientes.”
Referência: “Piercing do vírus da parainfluenza humana por superfícies nanoestruturadas” 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 e Elena P. Ivanova, 21 de dezembro de 2023, ACS Nano.
DOI: 10.1021/acsnano.3c07099
O projeto foi uma colaboração verdadeiramente interdisciplinar e multiinstitucional realizada ao longo de dois anos, envolvendo investigadores da RMIT, URV (Espanha), CSIRO, Swinburne University, Monash University e do Kaiteki Institute (Japão).
Este estudo foi apoiado pelo Centro de Pesquisa ARC para Fabricação de Aço Australiano e pelo Centro de Treinamento Transformacional Industrial ARC em Engenharia de Superfície para Materiais Avançados.
