Bedre forståelse af overfladekemien af SARS-CoV-2-virus er nødvendig for at reducere transmission og accelerere vaccinedesign.
Forskere ved Michigan Tech, TÜV SÜD UK National Engineering Laboratory og University of Edinburgh opfordrer til øget forskning i virusoverfladestabilitet og interaktion i "Surface Chemistry Can Unlock Drivers of Surface Stability of SARS-CoV-2 in Variety of Environmental Conditions" i Cell Press-tidsskriftet Chem. De fremhæver behovet for at forstå de forskellige miljøforhold, der påvirker overfladekemien af vira som SARS-CoV-2, den virus, der forårsager sygdommen COVID-19.
Oprettelse af en uvenlig overflade til vira
Vi bliver bedt om at vaske vores hænder med sæbe i 20 sekunder for at dræbe vira. Hvorfor? Fordi sæben interagerer med overfladekemien af en virus, især lipidet eller fedtet, omkring det, og i det væsentlige får virussen til at eksplodere.
Håndvask er et tydeligt eksempel på, hvorfor det er vigtigt at forstå, hvordan vira interagerer med overflademiljøer. Øget forskning vil gøre os bedre rustet til at mindske, hvor længe vira overlever på overflader eller i luften, en vigtig måde at stoppe spredningen på.
"Hvis overfladen ikke er venlig, er det lettere for virussen at falde fra hinanden. Hvor virussen har mere venlige interaktioner med overfladen, er der større sandsynlighed for, at den forbliver smitsom," sagde Caryn Heldt, professor i kemiteknik og direktør for He alth Research Institute ved Michigan Technological University.
"Virus har unikke måder at interagere med overflader på. Virussens overfladekemi vil ændre, hvordan virussen interagerer med vand," sagde Heldt. "Hvis vand som f.eks. fugt, som er almindeligt i din ånde og i luften, kommer mellem virussen og en overflade, kan det virkelig ændre den måde, virussen interagerer med den overflade. Virusoverfladen og miljøet: du kan ikke adskil dem."
Mere end én måde at flå en kat på… eller en virus
En del af grunden til, at det videnskabelige samfunds forståelse af SARS-CoV-2-virussen fortsætter med at udvikle sig, er, at der kun er få tilgængelige teknikker til at måle de små mængder viruspartikler, der kræves for at inficere en person sammenlignet med andre typer af biomolekyler, såsom proteiner.
"Vi er nødt til at forstå, hvordan vira interagerer med overflader med og uden vand, men de traditionelle måder, vi tænker på at studere overfladekemi på, kan ikke detektere disse lave niveauer af virus," sagde Heldt.
Heldt og medforfattere sagde, at deres artikel giver et bredt overblik over forskellige måder, forskere kan lære mere om disse overfladeinteraktioner på et kemisk niveau.
I modsætning til de vira, der forårsager influenza, overføres SARS-CoV-2 hovedsageligt gennem aerosoler eller partikler, der rejser igennem og forbliver svævende i luften, når folk taler, synger, hoster eller nyser.
Influenzaen overføres af store dråber, du ånder ud, som falder til og forbliver smitsomme på overflader. Heldt sagde, at overflader ikke er blevet udelukket som en transmissionsmåde, men at den mest almindelige form for overgang synes at være aerosolindånding. "Det handler om, hvor tæt du er på nogen, og hvor længe," sagde hun.
Temperatur og fugt i særdeleshed ser ud til at have større indvirkning på SARS-CoV-2-virusets virilitet.
"For første gang fremhæver vi potentielle mekanismer for den nye SARS-CoV-2 overfladestabilitet under forskellige miljøforhold, herunder temperatur og relativ fugtighed," sagde Aliakbar Hassanpouryouzband, en postdoktoral forskningsmedarbejder ved University of Edinburgh.
Mens vira typisk er mere stabile, når det er koldere, hvilket forklarer, hvorfor influenzasæsonen rammer om vinteren, ser det ikke ud til at være tilfældet for den virus, der forårsager COVID-19. Forskere kan dog udlede af, hvad varme gør ved molekyler - det øger deres energi, får dem til at bevæge sig og vibrere hurtigere - at øgede vibrationer af virusmolekyler får dem til at eksplodere og ikke længere være smitsomme.
Når det kommer til fugt, skal vira binde noget vand til deres overflader. Men at dehydrere et virusmolekyle er ikke en skåret og tørret opløsning - det kan faktisk gøre nogle molekyler mere stabile.
Sammen med yderligere forskning i virkningerne af fugt, temperatur og andre miljøforhold er der behov for at udforske virkningerne af pH-balance og proteinhylstre på virussen. Arbejdet for bedre at forstå overfladekemien af SARS-CoV-2 vil hjælpe forskere over hele verden med at designe vacciner til denne pandemi og fremtidens.
"Vi håber, at denne artikel vil hjælpe eksperimentelle videnskabsmænd over hele verden i deres undersøgelser for at optrevle de molekylære drivkræfter, der er involveret i denne nye coronavirus-transmission fra overfladerne såvel som i vaccineudvikling og antivir alt lægemiddeldesign," sagde Edris Joonaki, flydende ejendomsekspert hos TÜV SÜD UK National Engineering Laboratory.
