Badając, w jaki sposób SARS-CoV-2 wchodzi w interakcje z różnymi powierzchniami, naukowcy mają nadzieję otworzyć drogę do opracowania nowych rozwiązań materiałowych zapobiegających jego rozprzestrzenianiu się.
Większość badań związanych z COVID-19 koncentrowała się na mutacjach, sposobie przenoszenia się z człowieka na człowieka oraz na metodach zapobiegania za pomocą szczepionek i leków. To, co zwykle jest pomijane, to sposób, w jaki SARS-CoV-2 wchodzi w interakcje z różnymi powierzchniami.
– Chociaż ten aspekt pandemii nie jest badany przez inne grupy badawcze, ma on istotne konsekwencje dla rozprzestrzeniania się tych chorób zakaźnych – mówi Jordi Faraudo, badacz z Instytutu Materiałoznawstwa w Barcelonie (ICMAB-CSIC).
Przy wsparciu finansowanego ze środków UE projektu MAT4COVID, Faraudo, wraz ze swoim kolegą i współpracownikiem działania „Maria Skłodowska-Curie” Mehdi Sahihi, przygląda się temu ogólnie ignorowanemu aspektowi koronawirusa.
– Poprzez zbadanie podstawowych fizykochemicznych aspektów interakcji SARS-CoV-2 z powierzchnią mamy nadzieję zidentyfikować czynniki, które sprawiają, że dana powierzchnia jest podatna na adhezję wirusa lub, przeciwnie, że powierzchnia jest wirusobójcza – dodaje Sahihi.
Sposób interakcji wirusa z powierzchnią zależy od rodzaju materiału
Charakterystyczną cechą SARS-CoV-2 są duże kolce, od których ta rodzina wirusów wzięła swoją nazwę, czyli „korona”. Kolce te są również odpowiedzialne za zakaźność wirusa. – Ponieważ kolec jest bardzo odsłonięty, łatwo oddziałuje z otaczającym środowiskiem, w tym z materiałami powierzchniowymi, z którymi się zetknie – wyjaśnia Faraudo.
Korzystając z zaawansowanych narzędzi chemii obliczeniowej, algorytmów, metod „big data” i superkomputerów, naukowcy starają się przewidzieć, w jaki sposób wirus będzie oddziaływał z tak powszechnie stosowanymi materiałami powierzchniowymi, jak metale i tworzywa sztuczne.
Odkryli oni, że sposób interakcji wirusa z materiałem powierzchniowym jest wysoce specyficzny. Na przykład metale mają tendencję do wpływania na integralność strukturalną kolca, przy czym złoto powoduje największe odkształcenia. – Ponieważ metale mogą powodować inaktywację SARS-CoV-2, są dobrymi kandydatami do wykorzystania w opracowywaniu nowej generacji materiałów wirusobójczych – zauważa Sahihi.
Korzystając z metod obliczeniowych, naukowcy przewidzieli również, że kolec wirusa nie ulega deformacji podczas adsorpcji na polistyrenie. Wykazuje jednak silną adhezję do polimeru. – Fakt ten sugeruje, że plastik może być w stanie gromadzić zakaźne cząsteczki wirusa – mówi Faraudo.
Lepsze przygotowanie na kolejną pandemię
Łącząc koncepcje i narzędzia z takich dziedzin jak chemia, biologia molekularna, fizyka i materiałoznawstwo, projekt MAT4COVID pozwolił odkryć nowe informacje na istotny aspekt chorób wirusowych.
– Zrozumienie zależności między strukturą a aktywnością materiałów i powłok wirusobójczych nie tylko otwiera drogę do opracowania rewolucyjnych nowych rozwiązań, ale co najważniejsze, zapewnia, że będziemy lepiej przygotowani na przyszłe pandemie – podsumowuje Sahihi.
Zespół badawczy kontynuuje badanie podstawowych koncepcji stojących za interakcjami między wirusami i materiałami, myśląc o innych potencjalnych zastosowaniach biomedycznych.
