Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Hoàng gia Melbourne (Đại học RMIT) của Úc gần đây đã phát triển một loại vật liệu bề mặt gốc silicon có cấu trúc kết cấu nano. Bề mặt được bao phủ bởi các gai trụ nano siêu mịn mà mắt thường không nhìn thấy được, có thể xuyên qua lớp vỏ bên ngoài của virus, từ đó làm suy yếu đáng kể khả năng lây nhiễm của virus. Các nhà nghiên cứu cho biết vật liệu này dự kiến ​​sẽ được sử dụng trên các bề mặt có tần suất chạm cao như màn hình điện thoại di động, bàn phím và máy tính để bàn của bệnh viện trong tương lai để giảm nguy cơ lây truyền bệnh tật trong không gian chung.

Báo cáo chỉ ra rằng trong môi trường công cộng như văn phòng và bệnh viện, mọi người có thể bị nhiễm bệnh khi hít phải những giọt nhỏ chứa hạt vi rút hoặc có thể bị nhiễm bệnh khi tiếp xúc với các bề mặt bị ô nhiễm như tay nắm cửa và mặt bàn. Sự phát triển mới này trong lĩnh vực khoa học vật liệu đang cố gắng giảm bớt vấn đề này với sự trợ giúp của những "cấu trúc gai" cực nhỏ.

Vật liệu mới này được làm từ silicon, có đặc tính chống phản chiếu và có màu đen khi nhìn bằng mắt thường. Điểm mấu chốt nằm ở số lượng lớn các trụ nano với các đầu cực kỳ sắc nhọn được bố trí trên bề mặt. Những cấu trúc này có thể xuyên qua màng lipid bên ngoài của các hạt virus, khiến virus “xẹp xuống” và mất đi tính toàn vẹn cấu trúc ban đầu. Nghiên cứu cho thấy rằng một khi vi-rút bị tiêu diệt theo cách này, khả năng lây nhiễm của nó gần như bị loại bỏ hoàn toàn trong vòng 6 giờ.

Để xác minh tác động, nhóm nghiên cứu đã đặt các giọt của một loại virus đường hô hấp thông thường, virus parainfluenza ở người loại 3 (hPIV-3), trên hai bề mặt silicon khác nhau để tiến hành các thí nghiệm so sánh: một bề mặt có kết cấu nano được bao phủ bởi hàng triệu gai nhỏ và bề mặt còn lại là bề mặt silicon mịn và phẳng. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng kính hiển vi công suất cao và các phương pháp kiểm tra khả năng lây nhiễm trong phòng thí nghiệm để theo dõi sự tương tác giữa virus và các kết cấu bề mặt khác nhau trong thời gian quan sát lên tới 6 giờ.

Kết quả thí nghiệm cho thấy những chiếc gai siêu nhỏ này giống như vô số những chiếc kim nhỏ, có thể xuyên thẳng trực tiếp vào màng mỡ bảo vệ bên ngoài của virus, khiến các hạt virus xẹp xuống và mất đi sự ổn định về cấu trúc. Ngược lại, virus bám trên bề mặt nhẵn hầu hết vẫn còn nguyên vẹn và nguy hiểm, trong khi trên những bề mặt có gai nhọn như vậy, 96% virus lây nhiễm bị tiêu diệt trong vòng 6 giờ. Điều này cho thấy thiết kế “nano-spike” cơ học này có thể vô hiệu hóa mầm bệnh một cách hiệu quả mà không cần dựa vào hóa chất độc hại. Nhóm nghiên cứu

kết hợp với nghiên cứu hiện có về vật liệu kết cấu nano tin rằng về mặt lý thuyết, công nghệ này được cho là sẽ đóng vai trò tương tự đối với nhiều loại vi-rút bao gồm SARS-CoV-2, vi-rút hợp bào hô hấp (RSV), vi-rút rhovirus (RV) và vi-rút corona ở người NL63. Tuy nhiên, chưa có xét nghiệm cụ thể nào được thực hiện đối với từng loại virus này. Ngoài ra, vật liệu này cũng cho thấy một số hiệu quả trong việc ức chế một số vi khuẩn nhất định, cho thấy tiềm năng ứng dụng của nó có thể không bị giới hạn trong các tình huống chống vi-rút.

Các nhà nghiên cứu tin rằng thành tựu này mở ra không gian cho việc phát triển các vật liệu an toàn và lớp phủ bề mặt mới, có thể được sử dụng rộng rãi để cải thiện độ an toàn vệ sinh của các sản phẩm hàng ngày trong tương lai. Samson Mah, tác giả đầu tiên của bài báo, cho biết trong tương lai, mọi người có thể nhìn thấy màn hình điện thoại di động, bàn phím, máy tính để bàn của bệnh viện và các bề mặt khác được phủ lớp màng này, có thể nhanh chóng vô hiệu hóa virus sau khi tiếp xúc mà không cần sử dụng hóa chất khắc nghiệt. Ông cũng chỉ ra rằng khuôn do nhóm phát triển có thể thích ứng với quy trình sản xuất cuộn, điều đó có nghĩa là màng nhựa chống vi-rút dự kiến ​​​​sẽ được sản xuất trên quy mô lớn bằng cách sử dụng thiết bị hiện có của nhà máy trong tương lai.

Tuy nhiên, cần tối ưu hóa hơn nữa để chuyển từ kết quả thí nghiệm sang ứng dụng thương mại. Các nhà nghiên cứu cho biết, bước tiếp theo là tiếp tục cải tiến thiết kế kết cấu nano để nâng cao hiệu quả của vật liệu trong việc tiêu diệt virus. Mah giải thích rằng khi các trụ nano được sắp xếp chặt chẽ hơn, nhiều gai hơn có thể tác động lên cùng một hạt virus cùng lúc, từ đó kéo căng lớp vỏ virus đến giới hạn phá vỡ, tăng cường hơn nữa hiệu quả phá hủy.

Có thông tin cho rằng kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí "Khoa học tiên tiến".