As nanoestruturas podem fornecer uma alternativa para a higiene das ma£os, sem ar e sem a¡gua.
Fotos de Kris Snibbe / Fota³grafo da equipe de Harvard
Vocaª não vaª; não sente; não cheira; mas suas ma£os estãohigienizadas",
diz o professor associado de física de aerossãois, Philip Demokritou.
Pesquisadores da Nanosafety da Escola de Saúde Paºblica de Harvard TH Chan desenvolveram uma nova intervenção para combater doenças infecciosas desinfetando mais efetivamente o ar ao nosso redor, nossa comida, nossas ma£os e qualquer outra coisa que abrigue os micróbios que nos deixam doentes. Os pesquisadores, do Centro de Nanotecnologia e Nanotoxicologia da escola , foram liderados pelo professor associado de física de aerossãois Philip Demokritou , diretor do centro e primeiro autor Runze Huang, um pa³s-doutorado la¡. Eles usaram uma plataforma nano-habilitada, desenvolvida no centro para criar e distribuir minaºsculas gotas não aerossolizadas de águacontendo desinfetantes não-ta³xicos e inspirados na natureza, sempre que desejado. Demokritou conversou com o Gazette sobre a invenção e sua aplicação na higiene das ma£os, que foi descrita recentemente na revista ACS Sustainable Chemistry and Engineering.
Perguntas e Respostas
Philip Demokritou
Daª-nos uma rápida visão geral do problema que vocêestãotentando resolver.
DEMOKRITOU:Â Se vocêvoltar aos anos 60 e a invenção de muitos antibia³ticos, pensamos que o capatulo sobre doenças infecciosas seria encerrado. a‰ claro que, 60 anos depois, agora sabemos que isso não éverdade. As doenças infecciosas ainda estãosurgindo. Os microrganismos são mais inteligentes do que pensa¡vamos e desenvolvendo novas linhagens. a‰ uma batalha constante. E quando falo de doenças infecciosas, falo principalmente de doenças transmitidas pelo ar e por alimentos: por exemplo, gripe e tuberculose são doenças transmitidas pelo ar, doenças respirata³rias, que causam milhões de mortes por ano. As doenças transmitidas por alimentos também matam 500.000 pessoas anualmente e custam bilhaµes de da³lares a nossa economia.
As doenças diarranãicas também são grandes matadoras de criana§as.
DEMOKRITOU: a‰ um grande problema , especialmente nospaíses em desenvolvimento com sistemas de saúde fragmentados.
O que háde errado em como higienizamos nossas ma£os?
DEMOKRITOU: Ouvimos o tempo todo que vocêprecisa lavar as ma£os. a‰ uma medida prima¡ria para reduzir doenças infecciosas. Mais recentemente, também estamos usando anti-sanãpticos. O a¡lcool ébom, mas também estamos usando outros produtos quamicos, como triclosan e clorexadina. Ha¡ pesquisas que vinculam esses produtos químicos ao aumento da resistência antimicrobiana, entre outras desvantagens. Além disso, algumas pessoas são sensaveis a lavagens frequentes e a esfregar com produtos quamicos. a‰ aa que novas abordagens entram em jogo. Assim, nos últimos quatro ou cinco anos, tentamos desenvolver intervenções baseadas em nanotecnologia para combater doenças infecciosas.
Então a tecnologia envolvida aqui - as nanoestruturas de águaprojetadas - tem alguns anos. O que háde novo éo aplicativo?
DEMOKRITOU: Temos as ferramentas para fabricar esses nanomateriais projetados e, nesse caso em particular, podemos pegar águae transforma¡-la em uma nanopartacula de águaprojetada , que carrega sua carga mortal, principalmente antimicrobianos não ta³xicos, inspirados na natureza e mata microorganismos nassuperfÍcies e no ar.
a‰ bastante simples, vocêprecisa de 12 volts DC, e combinamos isso com a electropulverização e a ionização para transformar a águaem um nanoaerosol, no qual essas nanoestruturas projetadas são suspensas no ar. Essas nanopartaculas de águatem propriedades únicas devido ao seu pequeno tamanho e também contem espanãcies reativas de oxigaªnio. Estes são radicais hidroxila, pera³xidos e são semelhantes aos que a natureza usa nas células para matar patógenos. Essas nanopartaculas, por design, também carregam uma carga elanãtrica, o que aumenta a energia dasuperfÍcie e reduz a evaporação. Isso significa que essas nanoestruturas projetadas podem permanecer suspensas no ar por horas. Quando a carga se dissipa, eles se tornam vapor de águae desaparecem.
Muito recentemente, comea§amos a usar essas estruturas como transportadoras e agora podemos incorporar antimicrobianos inspirados na natureza em sua estrutura química. Estes não são super ta³xicos para os seres humanos. Por exemplo, minha ava³ na Granãcia costumava desinfetar suassuperfÍcies com suco de lima£o - a¡cido catrico. Ou, no leite - e também encontrado nas la¡grimas - éoutro antimicrobiano altamente potente chamado lisozima. O nisin éoutro antimicrobiano inspirado na natureza que as bactanãrias liberam quando competem com outras bactanãrias. A natureza nos fornece uma tonelada de antimicrobianos não ta³xicos que, se pudermos encontrar uma maneira de entrega¡-los de maneira precisa e direcionada, podem fazer o trabalho. Nãohánecessidade de inventar produtos químicos novos e potencialmente ta³xicos. Vamos para a farma¡cia da natureza e fazer compras.
Quando colocamos esses antimicrobianos inspirados na natureza nas nanoestruturas de águaprojetadas, sua potaªncia antimicrobiana aumenta dramaticamente. Mas fazemos isso sem usar grandes quantidades de antimicrobianos, cerca de 1% ou 2% em volume. A maior parte da nanoestrutura de águaprojetada ainda éa¡gua.
Nesse ponto, essas estruturas projetadas carregam antimicrobianos e são carregadas, e podemos usar a carga para direciona¡-las a ssuperfÍcies aplicando um campo elanãtrico fraco. Vocaª também pode libera¡-los no ar - eles são altamente ma³veis - e podem se movimentar e inativar o varus da gripe, por exemplo.
Como isso funcionaria com a comida?
DEMOKRITOU: Essa plataforma nano-habilitada também pode ser usada como uma tecnologia de intervenção para aplicações de segurança alimentar. Quando se trata de desinfetar nossos alimentos, ainda estamos usando abordagens arcaicas desenvolvidas nos anos 50. Por exemplo, hoje colocamos nossos produtos frescos em soluções a base de cloro, que deixam resíduos que podem comprometer a saúde. Isso deixa para trás subprodutos, que são ta³xicos, e vocêprecisa encontrar uma maneira de lidar com eles também.
Em vez disso, vocêpode usar os nanoaerossãois de águaque contem naveis de nanograma de um ingrediente ativo - inspirado na natureza e não ta³xico - e desinfetar nossos alimentos. Atualmente, esta nova invenção estãosendo explorada para uso - da fazenda ao garfo - para melhorar a segurança e a qualidade dos alimentos.
Então, quando vocêo usa em alimentos, vocêbasicamente pulveriza as nanopartaculas em uma cabea§a de alface, por exemplo?
DEMOKRITOU: Depende da aplicação. Vocaª pode colocar essa tecnologia na geladeira e matar micróbios nassuperfÍcies dos alimentos e no ar e melhorar a segurança dos alimentos. Tambanãm aumentara¡ a vida útil, que estãoligada a microrganismos deteriorantes. Vocaª também pode usar esta tecnologia para desinfecção do ar. A única coisa que vocêprecisa éde 12 volts DC, que vocêpode alimentar a partir da porta USB do seu computador. Imagine-se sentado em um trem e vocêgera um escudo invisível dessas nanoestruturas de águaprojetadas que o protegem e minimizam o risco de contrair a gripe.
Se vocêestãono trem com muitas pessoas doentes?
DEMOKRITOU: Exatamente, ou em um avia£o, em qualquer lugar que vocêpossua microorganismos. A maioria dos aviaµes recircula o ar, e basta um cara doente - ele não precisa estar sentado ao seu lado - para ficar doente. Infelizmente, isso éum grande problema. Os aviaµes mais novos tem filtragem para remover alguns desses patógenos. Mas essa éuma tecnologia muito versa¡til que vocêpode levar consigo.
Vamos falar sobre higiene das ma£os.
DEMOKRITOU:  Sabemos que a higiene das ma£os émuito importante, mas, além das desvantagens de lavar com águaou usar produtos quamicos, os secadores de ar comumente usados ​​no banheiro podem aerossolizar micróbios e coloca¡-los de volta no ar e atémesmo em suas ma£os. Portanto, háespaço para utilizar essas nanoestruturas de águaprojetadas e desenvolver uma alternativa sem ar e sem água- por usar naveis de picograma de a¡gua, suas ma£os nunca se molhara£o.
Então vocêestãolavando as ma£os, usando a¡gua. Mas eles não se molham?
DEMOKRITOU: Exatamente. E desinfecta as ma£os em questãode 15 a 20 segundos, conforme indicado em nosso estudo recentemente publicado.
No que diz respeito a uma aplicação, vocêvaª algo semelhante aos secadores de ma£os que todos usamos nas paradas de rodovias? Sa³ que, quando vocêenfia as ma£os, ele não sopra? Vocaª sente alguma coisa?
DEMOKRITOU: Vocaª não sente nada. Esse éo problema; isso écomo ma¡gica. Vocaª não vaª; vocênão sente; vocênão cheira; mas suas ma£os estãohigienizadas.
Então, como as pessoas sabem que algo aconteceu? Como seres humanos, queremos algum tipo de estamulo.
DEMOKRITOU: Poderaamos colocar luz e música para entreter as pessoas, mas ninguanãm pode ver uma partacula de 25 nana´metros. Estamos empolgados ao ver que háinteresse da indústria em buscar a comercialização dessa tecnologia para a higiene das ma£os. Em breve, poderemos ter um aparelho sem ar e sem águaque possa ser usado em todas as direções, embora não necessariamente no ambiente do banheiro. Pode ser um dispositivo operado por bateria, pode ser colocado em torno de aeroportos e outros locais onde as pessoas não tem tempo ou acesso a águapara lavar as ma£os.