Philip Demokritou, Nachiket Vaze y Runze Huang. Image: La Harvard Gazette

Los investigadores de nanoseguridad de la Escuela de Salud Pública TH Harvard TH Chan han desarrollado una nueva intervención para combatir las enfermedades infecciosas al desinfectar 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 Aerosol Philip Demokritou , director del centro y primer autor Runze Huang, un becario postdoctoral allí. Utilizaron una plataforma habilitada para nano desarrollada en el centro para crear y entregar pequeñas gotas de agua en aerosol que contengan desinfectantes no tóxicos inspirados en la naturaleza donde lo deseen. Demokritou habló con la Gaceta sobre la invención y su aplicación en la higiene de manos, que se describió recientemente en la revista ACS Sustainable Chemistry and Engineering.

Q&A
Philip Demokritou

GAZETTE:  Danos un resumen rápido del problema que estás tratando de resolver.

DEMOKRITOU:  Si se remonta a los años 60 y a la invención de muchos antibióticos, pensamos que el capítulo sobre enfermedades infecciosas se cerraría. Por supuesto, 60 años después, ahora sabemos que eso no es cierto. Las enfermedades infecciosas aún 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, me refiero principalmente a enfermedades transmitidas por el aire y por 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 anualmente y le cuestan a nuestra economía miles de millones de dólares.

GAZETTE: LAS  enfermedades diarreicas también son grandes asesinas de los niños.

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

GAZETTE:  ¿Qué hay de malo en cómo desinfectamos nuestras manos?

DEMOKRITOU: Escuchamos todo el tiempo que tienes que lavarte las manos. Es una medida primaria para reducir las enfermedades infecciosas. Más recientemente, también estamos usando antisépticos. El alcohol está bien, pero también estamos usando otros productos químicos como el triclosán y la 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 roce 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 las enfermedades infecciosas.

GAZETTE:  Entonces, la tecnología involucrada aquí, las nanoestructuras de agua diseñadas, tiene un par de años. ¿Qué hay de nuevo en 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 transporta su carga útil mortal, principalmente antimicrobianos inspirados en la naturaleza y no tóxicos, y mata microorganismos en las superficies y en el aire

Es bastante simple, necesita 12 voltios de CC, y lo combinamos con electropulverización e ionización para convertir el agua en un nanoaerosol, en el que estas nanoestructuras de ingeniería 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 los 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 de ingeniería pueden permanecer suspendidas en el aire durante horas. Cuando la carga se disipa, se convierten en vapor de agua y desaparecen.

Muy recientemente, comenzamos a usar estas estructuras como portador, 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 administrarlos de manera precisa y específica, pueden hacer el trabajo. No es necesario inventar productos químicos nuevos y potencialmente tóxicos. Vayamos a la farmacia de la naturaleza y compre.

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

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

GAZETTE:  ¿Cómo funcionaría esto con la comida?

DEMOKRITOU: esta plataforma habilitada para nano también se puede utilizar como tecnología de intervención para aplicaciones de seguridad alimentaria. Cuando se trata de desinfectar nuestros alimentos, todavía estamos utilizando 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 atrás los subproductos, que son tóxicos, y también debes encontrar una manera de lidiar con ellos.

En su lugar, puede usar los nanoaerosol de agua que contienen niveles de nanogramos de un ingrediente activo, inspirado en la naturaleza y no tóxico, y desinfectar nuestros alimentos. Actualmente, esta nueva invención se está explorando para su uso, desde la granja hasta el tenedor, para mejorar la seguridad y la calidad de los alimentos.

Fuente: "Inactivación de patógenos relacionados con la higiene de manos utilizando nanoestructuras de agua de ingeniería", Runze Huang, Nachiket Vaze, Anand Soorneedi, Matthew D. Moore, Yalong Xue, Dhimiter Bello, Philip Demokritou

GAZETTE:  Entonces, cuando lo usa en los alimentos, ¿esencialmente rocía las nanopartículas en una cabeza de lechuga, por ejemplo?

DEMOKRITOU: Depende de la aplicación. Puede poner esta tecnología en su refrigerador, y matará a los microbios en las superficies de los alimentos y en el aire allí y mejorará la seguridad de los alimentos. También aumentará la vida útil, que está relacionada con el deterioro de los microorganismos. También puede usar esta tecnología para la desinfección del aire. Lo único que necesita es 12 voltios CC, 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 protegen y minimizan el riesgo de contraer la gripe.

GAZETTE: ¿  Si estás en el tren con un grupo de personas enfermas?

DEMOKRITOU: Exactamente, o en un avión, en cualquier lugar donde haya microorganismos. La mayoría de los aviones recirculan el aire, y todo lo que se necesita es un enfermo, no tiene que estar sentado a tu lado, para enfermarse. Desafortunadamente, ese 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 usar productos químicos, los secadores de aire que se usan comúnmente en el ambiente del baño pueden aerosolizar microbios y volverlos a colocar en el aire e incluso en sus manos. Por lo tanto, hay espacio para utilizar estas nanoestructuras de agua de ingeniería y desarrollar una alternativa sin aire y sin agua, ya que utiliza niveles picogramo de agua, sus manos nunca se mojarán.

GAZETTE:  Entonces te estás lavando las manos con 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, ¿ve algo similar a los secadores de manos que todos usamos en las paradas de descanso de la autopista? Solo que, cuando mete las manos, ¿no explota? ¿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 sucedió 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 entusiasmados de ver que la industria está interesada en buscar la comercialización de esta tecnología para la higiene de las manos. Es posible que pronto tengamos un aparato sin aire y sin agua que se pueda usar en todos los ámbitos, aunque no necesariamente en el entorno del baño. Este puede ser un dispositivo que funciona con baterías, se puede colocar alrededor de aeropuertos y otros lugares donde las personas no tienen tiempo o acceso al agua para lavarse las manos.

Autor

La Harvard Gazette

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