Thiết kế bề mặt với đặc tính kháng vi rút để giảm thiểu COVID-19

Nếu một giọt dịch từ đường hô hấp của một người bị nhiễm COVID-19 rơi xuống bề mặt, nó có thể trở thành nguồn lây lan bệnh, gọi là con đường lây lan bệnh qua đồ vật truyền bệnh (fomite), trong đó pha nước của giọt dịch từ đường hô hấp đóng vai trò là môi trường cho sự tồn tại của vi rút.

Thời gian tồn tại của giọt dịch từ đường hô hấp quyết định khả năng lây lan vi rút của một bề mặt. Trong khi 99,9% thành phần chất lỏng của giọt bay hơi trong vòng vài phút, để lại một lớp màng mỏng có thể chứa vi rút còn sót lại.  

Điều này đặt ra câu hỏi: Liệu có thể thiết kế các bề mặt để giảm thời gian tồn tại của vi rút, bao gồm cả vi rút corona gây ra COVID-19? Trong Vật lý chất lỏng, từ Nhà xuất bản AIP, các nhà nghiên cứu của IIT Bombay trình bày công trình của họ khám phá cách tăng tốc độ bay hơi của màng mỏng còn sót lại bằng cách điều chỉnh khả năng thấm ướt của bề mặt và tạo ra các vi cấu trúc hình học trên bề mặt.

Thiết kế một bề mặt tối ưu sẽ làm cho tải lượng vi rút phân hủy nhanh chóng, làm cho nó giảm khả năng lây lan vi rút hơn. Ông Sangmitro Chatterjee, tác giả chính và một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ trong khoa kỹ thuật cơ khí cho biết: "Về mặt vật lý, tăng cường năng lượng giao diện rắn-lỏng nhờ sự kết hợp của kỹ thuật bề mặt được chúng tôi đề xuất và tăng áp suất bên trong màng mỏng còn lại, điều này sẽ làm tăng tốc độ khô của màng mỏng".

Các nhà nghiên cứu đã rất ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng sự kết hợp giữa khả năng thấm ướt và kết cấu vật lý của bề mặt quyết định đặc tính kháng vi rút của nó. Amit Agrawal, đồng tác giả cho biết: “Việc liên tục điều chỉnh bất kỳ một trong những thông số này sẽ không đạt được kết quả tốt nhất. Hiệu quả kháng vi rút dẫn điện tốt nhất nằm trong phạm vi tối ưu của cả khả năng thấm ướt và kết cấu".

Trong khi các nghiên cứu trước đây báo cáo tác dụng kháng khuẩn bằng cách thiết kế bề mặt siêu kỵ nước (đẩy nước), công trình của họ chỉ ra rằng thiết kế bề mặt kháng vi rút có thể đạt được nhờ tính ưa nước của bề mặt (thấm nước). Janini Murallidharan, đồng tác giả cho biết: “Công trình hiện tại của chúng tôi chứng minh rằng, có thể thực hiện thiết kế các bề mặt chống COVID-19. Chúng tôi cũng đề xuất một phương pháp thiết kế và cung cấp các thông số cần thiết để thiết kế các bề mặt có thời gian tồn tại của vi rút ngắn nhất".

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng các bề mặt có các cột trụ cao hơn và chặt chẽ, với góc tiếp xúc khoảng 60 độ, cho thấy tác dụng kháng vi rút mạnh nhất hoặc thời gian khô ngắn nhất. Công việc này mở đường cho việc chế tạo các bề mặt kháng vi rút hữu ích trong việc thiết kế thiết bị bệnh viện, thiết bị y tế, cũng như các bề mặt thường xuyên chạm vào, như tay nắm cửa, màn hình điện thoại thông minh hoặc bề mặt trong các khu vực dễ bùng phát dịch bệnh.

Rajneesh Bhardwaj, đồng tác giả cho biết: “Trong tương lai, có thể dễ dàng mở rộng mô hình của chúng tôi cho các bệnh đường hô hấp như cúm A, lây lan qua đường truyền fomite”, Rajneesh Bhardwaj, đồng tác giả cho biết: "Vì chúng tôi đã phân tích các hiệu ứng kháng vi rút bằng một mô hình chung độc lập với cấu trúc hình học cụ thể, nên có thể chế tạo bất kỳ cấu trúc hình học nào dựa trên các kỹ thuật chế tạo khác nhau — chùm ion tập trung hoặc khắc hóa — để đạt được cùng một kết quả".

Viện Vật lý Hoa Kỳ

Đỗ Quyên dịch

Nguồn: Lab Manager- Hoa Kỳ