Tecnologia Científica

Desinfetar suas mãos com 'magia'
As nanoestruturas podem fornecer uma alternativa para a higiene das mãos, sem ar e sem água.
Por Alvin Powell - 25/01/2020

Fotos de Kris Snibbe / Fotógrafo da equipe de Harvard

Você não vê; não sente; não cheira; mas suas mãos estão higienizadas",
diz o professor associado de física de aerossóis, Philip Demokritou.

Pesquisadores da Nanosafety da Escola de Saúde Pública de Harvard TH Chan desenvolveram uma nova intervenção para combater doenças infecciosas desinfetando mais efetivamente o ar ao nosso redor, nossa comida, nossas mãos 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 aerossóis Philip Demokritou , diretor do centro e primeiro autor Runze Huang, um pós-doutorado lá. Eles usaram uma plataforma nano-habilitada, desenvolvida no centro para criar e distribuir minúsculas gotas não aerossolizadas de água contendo desinfetantes não-tóxicos e inspirados na natureza, sempre que desejado. Demokritou conversou com o Gazette sobre a invenção e sua aplicação na higiene das mãos, que foi descrita recentemente na revista ACS Sustainable Chemistry and Engineering.

Perguntas e Respostas
Philip Demokritou


Dê-nos uma rápida visão geral do problema que você está tentando resolver.

DEMOKRITOU:  Se você voltar aos anos 60 e a invenção de muitos antibióticos, pensamos que o capítulo sobre doenças infecciosas seria encerrado. É claro que, 60 anos depois, agora sabemos que isso não é verdade. As doenças infecciosas ainda estão surgindo. Os microrganismos são mais inteligentes do que pensávamos e desenvolvendo novas linhagens. É 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 respiratórias, que causam milhões de mortes por ano. As doenças transmitidas por alimentos também matam 500.000 pessoas anualmente e custam bilhões de dólares à nossa economia.

As  doenças diarréicas também são grandes matadoras de crianças.

DEMOKRITOU: É um grande problema , especialmente nos países em desenvolvimento com sistemas de saúde fragmentados.

O que há de errado em como higienizamos nossas mãos?

DEMOKRITOU: Ouvimos o tempo todo que você precisa lavar as mãos. É uma medida primária para reduzir doenças infecciosas. Mais recentemente, também estamos usando anti-sépticos. O álcool é bom, mas também estamos usando outros produtos químicos, como triclosan e clorexadina. Há pesquisas que vinculam esses produtos químicos ao aumento da resistência antimicrobiana, entre outras desvantagens. Além disso, algumas pessoas são sensíveis a lavagens frequentes e a esfregar com produtos químicos. É aí 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 água projetadas - tem alguns anos. O que há de novo é o aplicativo?

DEMOKRITOU: Temos as ferramentas para fabricar esses nanomateriais projetados e, nesse caso em particular, podemos pegar água e transformá-la em uma nanopartícula de água projetada , que carrega sua carga mortal, principalmente antimicrobianos não tóxicos, inspirados na natureza e mata microorganismos nas superfícies e no ar.

É bastante simples, você precisa de 12 volts DC, e combinamos isso com a electropulverização e a ionização para transformar a água em um nanoaerosol, no qual essas nanoestruturas projetadas são suspensas no ar. Essas nanopartículas de água têm propriedades únicas devido ao seu pequeno tamanho e também contêm espécies reativas de oxigênio. Estes são radicais hidroxila, peróxidos e são semelhantes aos que a natureza usa nas células para matar patógenos. Essas nanopartículas, por design, também carregam uma carga elétrica, o que aumenta a energia da superfície 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 água e desaparecem.

Muito recentemente, começamos a usar essas estruturas como transportadoras e agora podemos incorporar antimicrobianos inspirados na natureza em sua estrutura química. Estes não são super tóxicos para os seres humanos. Por exemplo, minha avó na Grécia costumava desinfetar suas superfícies com suco de limão - ácido cítrico. Ou, no leite - e também encontrado nas lágrimas - é outro antimicrobiano altamente potente chamado lisozima. O nisin é outro antimicrobiano inspirado na natureza que as bactérias liberam quando competem com outras bactérias. A natureza nos fornece uma tonelada de antimicrobianos não tóxicos que, se pudermos encontrar uma maneira de entregá-los de maneira precisa e direcionada, podem fazer o trabalho. Não há necessidade de inventar produtos químicos novos e potencialmente tóxicos. Vamos para a farmácia da natureza e fazer compras.

Quando colocamos esses antimicrobianos inspirados na natureza nas nanoestruturas de água projetadas, sua potência 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 água projetada ainda é água.

Nesse ponto, essas estruturas projetadas carregam antimicrobianos e são carregadas, e podemos usar a carga para direcioná-las às superfícies aplicando um campo elétrico fraco. Você também pode liberá-los no ar - eles são altamente móveis - e podem se movimentar e inativar o vírus 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 à base de cloro, que deixam resíduos que podem comprometer a saúde. Isso deixa para trás subprodutos, que são tóxicos, e você precisa encontrar uma maneira de lidar com eles também.

Em vez disso, você pode usar os nanoaerossóis de água que contêm níveis de nanograma de um ingrediente ativo - inspirado na natureza e não tóxico - e desinfetar nossos alimentos. Atualmente, esta nova invenção está sendo explorada para uso - da fazenda ao garfo - para melhorar a segurança e a qualidade dos alimentos.

Então, quando você o usa em alimentos, você basicamente pulveriza as nanopartículas em uma cabeça de alface, por exemplo?

DEMOKRITOU: Depende da aplicação. Você pode colocar essa tecnologia na geladeira e matar micróbios nas superfícies dos alimentos e no ar e melhorar a segurança dos alimentos. Também aumentará a vida útil, que está ligada a microrganismos deteriorantes. Você também pode usar esta tecnologia para desinfecção do ar. A única coisa que você precisa é de 12 volts DC, que você pode alimentar a partir da porta USB do seu computador. Imagine-se sentado em um trem e você gera um escudo invisível dessas nanoestruturas de água projetadas que o protegem e minimizam o risco de contrair a gripe.

Se você está no trem com muitas pessoas doentes?

DEMOKRITOU: Exatamente, ou em um avião, em qualquer lugar que você possua microorganismos. A maioria dos aviões recircula o ar, e basta um cara doente - ele não precisa estar sentado ao seu lado - para ficar doente. Infelizmente, isso é um grande problema. Os aviões mais novos têm filtragem para remover alguns desses patógenos. Mas essa é uma tecnologia muito versátil que você pode levar consigo.

Vamos falar sobre higiene das mãos.

DEMOKRITOU:   Sabemos que a higiene das mãos é muito importante, mas, além das desvantagens de lavar com água ou usar produtos químicos, os secadores de ar comumente usados ​​no banheiro podem aerossolizar micróbios e colocá-los de volta no ar e até mesmo em suas mãos. Portanto, há espaço para utilizar essas nanoestruturas de água projetadas e desenvolver uma alternativa sem ar e sem água - por usar níveis de picograma de água, suas mãos nunca se molharão.

Então você está lavando as mãos, usando água. Mas eles não se molham?

DEMOKRITOU: Exatamente. E desinfecta as mãos em questão de 15 a 20 segundos, conforme indicado em nosso estudo recentemente publicado.

No que diz respeito a uma aplicação, você vê algo semelhante aos secadores de mãos que todos usamos nas paradas de rodovias? Só que, quando você enfia as mãos, ele não sopra? Você sente alguma coisa?

DEMOKRITOU: Você não sente nada. Esse é o problema; isso é como mágica. Você não vê; você não sente; você não cheira; mas suas mãos estão higienizadas.

Então, como as pessoas sabem que algo aconteceu? Como seres humanos, queremos algum tipo de estímulo.

DEMOKRITOU: Poderíamos colocar luz e música para entreter as pessoas, mas ninguém pode ver uma partícula de 25 nanômetros. Estamos empolgados ao ver que há interesse da indústria em buscar a comercialização dessa tecnologia para a higiene das mãos. Em breve, poderemos ter um aparelho sem ar e sem água que 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 têm tempo ou acesso à água para lavar as mãos.

 

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