Los investigadores de nanoseguridad del Harvard T.H. La Escuela de Salud Pública Chan ha desarrollado una nueva intervención para combatir las enfermedades infecciosas desinfectando de manera más efectiva el aire que nos rodea. nuestra comida, Nuestras manos, y cualquier otra cosa que albergue los microbios que nos enferman. Los investigadores, del Centro de Nanotecnología y Nanotoxicología de la Escuela, fueron dirigidos por el profesor asociado de física de aerosoles Philip Demokritou, el director del centro, y el primer autor Runze Huang, un becario postdoctoral allí. Utilizaron una plataforma nano habilitada desarrollada en el centro para crear y entregar pequeños, no gotitas de agua en aerosol que contienen no tóxicos, desinfectantes inspirados en la naturaleza donde se desee. Demokritou habló con la Gazette sobre la invención y su aplicación en la higiene de manos, que fue descrito recientemente en la revista ACS Sustainable Chemistry and Engineering.

GAZETTE:Bríndenos una descripción general rápida del problema que está tratando de resolver.

DEMOKRITOU:Si te remontas a los años 60 y a la invención de muchos antibióticos, pensamos que se cerraría el capítulo sobre enfermedades infecciosas. Por supuesto, 60 años después, ahora sabemos que eso no es cierto. Las enfermedades infecciosas todavía están surgiendo. Los microorganismos son más inteligentes de lo que pensábamos y están desarrollando nuevas cepas. Es una batalla constante. Y cuando hablo de enfermedades infecciosas, Hablo principalmente de enfermedades transmitidas por el aire y los alimentos:por ejemplo, la gripe y la tuberculosis son enfermedades transmitidas por el aire, enfermedades respiratorias, que causan millones de muertes al año. Las enfermedades transmitidas por los alimentos también matan a 500, 000 personas al año y cuestan a nuestra economía miles de millones de dólares.

GAZETTE:Las enfermedades diarreicas son grandes asesinas de niños, también.

DEMOKRITOU:Es un gran problema, especialmente en países en desarrollo con sistemas de salud fragmentados.

GAZETTE:¿Qué hay de malo en la forma en que desinfectamos nuestras manos?

DEMOKRITOU:Escuchamos todo el tiempo que tienes que lavarte las manos. Es una medida primordial para reducir las enfermedades infecciosas. Más recientemente, también estamos usando antisépticos. El alcohol está bien pero también estamos usando otros químicos como triclosán y clorhexadina. Hay investigaciones que relacionan estos productos químicos con el aumento de la resistencia a los antimicrobianos, entre otros inconvenientes. Además, algunas personas son sensibles a los lavados frecuentes y al frotamiento con productos químicos. Ahí es donde entran en juego los nuevos enfoques. Entonces, en los últimos cuatro o cinco años, hemos estado tratando de desarrollar intervenciones basadas en nanotecnología para combatir enfermedades infecciosas.

GAZETTE:Entonces, la tecnología involucrada aquí, las nanoestructuras de agua diseñadas, tiene un par de años. ¿Qué novedades tiene la aplicación?

DEMOKRITOU:Tenemos las herramientas para fabricar estos nanomateriales diseñados y, en este caso particular, podemos tomar agua y convertirla en una nanopartícula de agua diseñada, que lleva su carga útil mortal, principalmente no tóxico, antimicrobianos inspirados en la naturaleza, y mata microorganismos en superficies y en el aire.

Es bastante simple necesitas 12 voltios DC, y lo combinamos con electropulverización e ionización para convertir el agua en un nanoaerosol, en el que estas nanoestructuras diseñadas están suspendidas en el aire. Estas nanopartículas de agua tienen propiedades únicas debido a su pequeño tamaño y también contienen especies reactivas de oxígeno. Estos son radicales hidroxilo, peróxidos, y son similares a los que la naturaleza usa en las células para matar patógenos. Estas nanopartículas, por diseño, también llevan una carga eléctrica, lo que aumenta la energía superficial y reduce la evaporación. Eso significa que estas nanoestructuras diseñadas pueden permanecer suspendidas en el aire durante horas. Cuando la carga se disipa, se convierten en vapor de agua y desaparecen.

Muy recientemente, empezamos a utilizar estas estructuras como soporte, y ahora podemos incorporar antimicrobianos inspirados en la naturaleza en su estructura química. Estos no son súper tóxicos para los humanos. Por ejemplo, mi abuela en Grecia solía desinfectar sus superficies con jugo de limón, ácido cítrico. O, en la leche, y también en las lágrimas, hay otro antimicrobiano muy potente llamado lisozima. La nisina es otro antimicrobiano inspirado en la naturaleza que las bacterias liberan cuando compiten con otras bacterias. La naturaleza nos proporciona una tonelada de antimicrobianos no tóxicos que, si podemos encontrar una manera de entregarlos de manera específica, manera precisa, puede hacer el trabajo. No es necesario inventar productos químicos nuevos y potencialmente tóxicos. Vayamos a la farmacia de la naturaleza y compremos.

Cuando colocamos estos antimicrobianos inspirados en la naturaleza en las nanoestructuras de agua diseñadas, su potencia antimicrobiana aumenta drásticamente. Pero lo hacemos sin utilizar grandes cantidades de antimicrobianos, aproximadamente 1 por ciento o 2 por ciento en volumen. La mayor parte de la nanoestructura de agua diseñada sigue siendo agua.

En este punto, estas estructuras de ingeniería llevan antimicrobianos y están cargadas, y podemos usar la carga para dirigirlos a superficies aplicando un campo eléctrico débil. También puede liberarlos en el aire (son muy móviles) y pueden moverse e inactivar el virus de la gripe. por ejemplo.

GAZETTE:¿Cómo funcionaría esto con la comida?

DEMOKRITOU:esta plataforma nano habilitada también se puede utilizar como tecnología de intervención para aplicaciones de seguridad alimentaria. Cuando se trata de desinfectar nuestra comida, todavía estamos usando enfoques arcaicos desarrollados en los años 50. Por ejemplo, hoy ponemos nuestros productos frescos en soluciones a base de cloro, que dejan residuos que pueden comprometer la salud. Deja tras de sí subproductos, que son tóxicos, y tienes que encontrar la manera de lidiar con ellos también.

En lugar de, puede usar los nanoaerosoles de agua que contienen niveles de nanogramos de un ingrediente activo — inspirado en la naturaleza y no tóxico — y desinfectar nuestros alimentos. En la actualidad, esta nueva invención está siendo explorada para su uso, desde la granja hasta la mesa, para mejorar la seguridad y la calidad de los alimentos.

GAZETTE:Entonces, cuando lo usa en alimentos, Básicamente, rociarías las nanopartículas en una cabeza de lechuga, ¿por ejemplo?

DEMOKRITOU:Depende de la aplicación. Puedes poner esta tecnología en tu frigorífico, y matará a los microbios en las superficies de los alimentos y en el aire y mejorará la seguridad alimentaria. También aumentará la vida útil, que está relacionado con microorganismos de descomposición. También puede utilizar esta tecnología para desinfectar el aire. Lo único que necesita es CC de 12 voltios, que puede alimentar desde el puerto USB de su computadora. Imagínese sentado en un tren y genera un escudo invisible de estas nanoestructuras de agua diseñadas que lo protege y minimiza el riesgo de contraer la gripe.

GAZETTE:¿Si estás en el tren con un montón de gente enferma?

DEMOKRITOU:Exactamente, o en un avión, en cualquier lugar donde tenga microorganismos. La mayoría de los aviones recirculan el aire, y todo lo que se necesita es un tipo enfermo (no tiene que estar sentado a tu lado) para enfermarse. Desafortunadamente, eso es un gran problema. Los aviones más nuevos tienen filtración para eliminar algunos de estos patógenos. Pero esta es una tecnología muy versátil que puedes llevar contigo.

GAZETTE:Hablemos de higiene de manos.

DEMOKRITOU:Sabemos que la higiene de las manos es muy importante, pero además de los inconvenientes de lavarse con agua o utilizar productos químicos, Los secadores de aire que se usan comúnmente en el ambiente del baño pueden aerosolizar microbios y devolverlos al aire e incluso a sus manos. Así que hay espacio para utilizar estas nanoestructuras de agua diseñadas y desarrollar una alternativa sin aire ni agua, porque utiliza niveles de picogramos de agua, tus manos nunca se mojarán.

GAZETTE:Entonces te estás lavando las manos, usando agua. ¿Pero no se mojan?

DEMOKRITOU:Exactamente. Y desinfecta las manos en cuestión de 15 a 20 segundos, como se indica en nuestro estudio recientemente publicado.

GAZETTE:En lo que respecta a una aplicación, ¿Ves algo similar a los secadores de manos que todos usamos en las paradas de descanso de las autopistas? Solamente, cuando metes las manos, no sopla? ¿Sientes algo en absoluto?

DEMOKRITOU:No sientes nada. Ese es el problema; esto es como magia. No ves; no sientes; no hueles; pero tus manos están desinfectadas.

GAZETTE:Entonces, ¿cómo sabe la gente que ha pasado algo? Como humanos, queremos algún tipo de estimulación.

DEMOKRITOU:Podríamos poner una luz y música para entretener a la gente, pero nadie puede ver una partícula de 25 nanómetros. Estamos muy contentos de ver que existe interés de la industria en perseguir la comercialización de esta tecnología para la higiene de manos. Es posible que pronto tengamos un airless, Aparato sin agua que se puede utilizar en todos los ámbitos, aunque no necesariamente en el entorno del baño. Puede ser un dispositivo que funcione con batería, se puede colocar alrededor de aeropuertos y otros lugares donde las personas no tienen tiempo o acceso al agua para lavarse las manos.

Esta historia se publica por cortesía de Harvard Gazette, Periódico oficial de la Universidad de Harvard. Para noticias universitarias adicionales, visite Harvard.edu.