Оценка нового противовирусного фильтра с использованием псевдо

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 13947 (2023) Цитировать эту статью

253 доступа

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что коронавирус 2 тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV-2) может оставаться в приостановленном состоянии, распространяясь в аэрозолях в течение более длительного периода времени в плохо вентилируемых помещениях. Для минимизации распространения многообещающим решением может стать применение противовирусного фильтра для улавливания инфекционных аэрозолей и инактивации SARS-CoV-2. Целью данного исследования была разработка метода одновременной оценки эффективности фильтрации и удаления аэрозольного псевдотипа SARS-CoV-2 с использованием аэродинамической трубы вертикального типа с относительно высокой лицевой скоростью (1,3 м/с). По сравнению с необработанным нетканым фильтром из спанлейса фильтр, обработанный C-POLAR™, увеличил эффективность фильтрации с 74,2 ± 11,5% до 97,2 ± 1,7%, при этом эффективность удаления составила 99,4 ± 0,051%. Результаты предоставили не только убедительные доказательства, подтверждающие эффективность фильтра с катионным полимерным покрытием в борьбе с пандемией SARS-CoV-2, но также метод проверки эффективности фильтрации и удаления вирусов при относительно высокой скорости воздуха и в более безопасной среде для операторы.

По состоянию на май 2023 года вспышка коронавирусного заболевания 2019 года (COVID-19) стала причиной более 766 миллионов случаев заболевания и более 6,9 миллиона смертей во всем мире1. Заболевание вызвано вирусом с одноцепочечной РНК с положительным смыслом, называемым коронавирусом тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2)2, со сферической или эллиптической морфологией. Диаметр SARS-CoV-2 составляет примерно 60–140 нм, он имеет форму короны из-за экспрессии гликопротеинов с шипами на поверхности оболочки. Некоторые исследования показали, что гликопротеины с шипами ответственны за связывание рецептора и проникновение в клетку-хозяина3 ,4. Он может передаваться от человека к человеку различными способами, включая передачу на короткие расстояния воздушно-капельным путем5 посредством распыления SARS-CoV-2 в виде капель из дыхательных путей (≥ 5 мкм) и мелкодисперсных аэрозолей (< 5 мкм) при вдыхании, кашле или чихании от человека к человеку. инфицированный человек6. Fears et al.7 также продемонстрировали, что SARS-CoV-2 персистентен в аэрозольной суспензии со средним массовым аэродинамическим диаметром около 2 мкм.

Поэтому, чтобы снизить риск заражения, были использованы различные типы фильтров для уменьшения аэрозольного распространения SARS-CoV-2, такие как электретная ткань из полипропилена, выдутого из расплава (MBPP)8 и высокоэффективные воздушные частицы (HEPA) для отопления, система вентиляции и кондиционирования (HVAC)9. Поскольку количественно определить вирус в пробах воздуха сложно, многие исследования эффективности фильтрации проводились путем наблюдения за любым остаточным загрязнением вирусной РНК на месте или с использованием аэрозоля, содержащего солевой раствор или бактерии, в качестве модели для имитации вирусов. Отсутствует стандартный метод для прямой оценки эффективности удаления вируса10, особенно для фильтров, используемых в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха или очистителях воздуха с относительно высокой скоростью потока, что остается неопределенным в отношении эффективности фильтрующих материалов в предотвращении заражения SARS-CoV-2. .

Помимо уменьшения количества биоаэрозолей посредством эффективной фильтрации, также важно инактивировать вирус, чтобы предотвратить загрязнение и вторичную передачу. В некоторых исследованиях предлагалось использовать ультрафиолетовый C11 и разряд диэлектрического фильтра12 для инактивации биоаэрозоля SARS-CoV-2. Эти системы имеют свои ограничения, включая потребление энергии и увеличение концентрации озона в очищаемом воздухе. Недавно компания C-POLAR™ Technologies, Inc. (https://cpolartechnologies.com) представила систему фильтров с катионным полимерным покрытием, названную фильтром, обработанным C-POLAR™, состоящим из полиамина, катионного полимера, который широко используется. в качестве вектора доставки генов с высокой эффективностью трансфекции13. Материал C-POLAR™ использовался в качестве покрытия на фильтре спанлейс для увеличения улавливания отрицательно полярных микробов в аэрозоле и для инактивации микробов за счет проникновения через мембрану и оболочку благодаря высокой плотности положительно полярных групп вдоль основной цепи.