Các mẫu acrylic trong suốt với bề mặt cấu trúc nano được thiết kế đặc biệt

Nghiên cứu thực hiện bởi nhóm chuyên gia tại Đại học RMIT (Australia) cho thấy, vật liệu mới có thể phá hủy cấu trúc virus ngay khi chúng bám lên bề mặt, thay vì phụ thuộc vào các chất khử trùng hóa học như các phương pháp truyền thống hiện nay.

Theo nghiên cứu được công bố trên tạp chí Advanced Science, màng nhựa được làm từ acrylic và phủ một lớp cấu trúc siêu nhỏ gọi là các cột nano. Khi virus tiếp xúc với bề mặt này, các cấu trúc tí hon này sẽ bám chặt vào virus và kéo căng màng bao của virus cho đến khi chúng bị phá vỡ.

Khác với các thiết kế trước đây chủ yếu “đâm thủng” virus, phương pháp mới sử dụng cơ chế kéo giãn, được đánh giá hiệu quả hơn trong việc vô hiệu hóa tác nhân gây bệnh.

Trong các thí nghiệm với virus Human parainfluenza virus type 3 gây viêm tiểu phế quản và viêm phổi, màng nhựa đã cho thấy hiệu quả rõ rệt. Chỉ sau một giờ tiếp xúc, khoảng 94% phân tử virus bị phá hủy hoặc tổn thương nghiêm trọng, không còn khả năng sinh sôi và lây nhiễm.

Tác giả chính của nghiên cứu, nghiên cứu sinh tiến sĩ Samson Mah, cho biết nhóm đã chủ động lựa chọn vật liệu chi phí thấp nhằm hướng tới khả năng sản xuất đại trà.

Ông nhận định, sự phát triển của công nghệ nano đang giúp xác định rõ hơn những cấu trúc tối ưu để tiêu diệt virus, từ đó mở đường cho các ứng dụng thực tiễn trong đời sống hàng ngày.

Một phát hiện đáng chú ý của nghiên cứu là hiệu quả tiêu diệt virus phụ thuộc nhiều vào khoảng cách giữa các cột nano, thay vì chiều cao của chúng.

Khi các cột nano được bố trí dày đặc, nhiều cột có thể cùng lúc tác động lên một virus, kéo căng lớp màng bảo vệ vượt quá giới hạn chịu lực. Khoảng cách tối ưu được xác định vào khoảng 60 nanomet. Khi tăng lên 100 nanomet, hiệu quả giảm đáng kể, và gần như mất tác dụng ở mức 200 nanomet.

Kết quả này đưa ra một nguyên tắc thiết kế rõ ràng cho các bề mặt kháng virus trong tương lai: mật độ cấu trúc nano càng cao, khả năng tiêu diệt virus càng mạnh.

Không chỉ hiệu quả, vật liệu mới còn có ưu thế về tính thực tiễn. Khác với các bề mặt kháng virus trước đây thường sử dụng kim loại hoặc silicon, màng nhựa acrylic có thể sản xuất hàng loạt bằng công nghệ cuộn (roll-to-roll) trên các dây chuyền công nghiệp sẵn có.

Nhóm nghiên cứu kỳ vọng trong tương lai, công nghệ này có thể được tích hợp vào nhiều bề mặt quen thuộc.

"Một ngày nào đó, chúng ta có thể có các bề mặt như màn hình điện thoại, bàn phím và bàn bệnh viện được bao phủ bởi màng nhựa này, giúp tiêu diệt virus khi tiếp xúc mà không cần sử dụng các hóa chất độc hại", ông nói.

Đồng tác giả nghiên cứu, Giáo sư Elena Ivanova, cho biết nhóm đang hướng tới hợp tác với các doanh nghiệp để thương mại hóa sản phẩm ở quy mô lớn.

Hiện tại, nghiên cứu mới chỉ được thử nghiệm trên các virus có màng bọc như hPIV-3 với lớp màng lipid dễ bị phá vỡ. Trong thời gian tới, nhóm sẽ tiếp tục kiểm tra hiệu quả với các virus không có màng bọc, vốn có cấu trúc bền hơn và khó tiêu diệt hơn.

Bên cạnh đó, các nhà khoa học cũng sẽ đánh giá khả năng hoạt động của vật liệu trên các bề mặt cong, bởi đây là yếu tố có thể ảnh hưởng đến cấu trúc và khoảng cách của các cột nano.

Nếu được hoàn thiện, công nghệ này được kỳ vọng sẽ trở thành một giải pháp vật liệu mới, góp phần nâng cao an toàn vệ sinh và kiểm soát dịch bệnh trong môi trường sống hiện đại.