Хё-Джик Чой, профессор кафедры химии и материаловедения Университета Альберты, заметил, что многие люди носят простую хирургическую маску для защиты во время вспышек гриппа или других потенциально смертельных вирусов, таких как тяжелый острый респираторный синдром (ТОРС). или ближневосточный респираторный синдром (MERS).Проблема в том, что маски не были предназначены для предотвращения распространения вирусов.«Изначально хирургические маски были разработаны для защиты пользователя от инфекционных капель в клинических условиях, но они мало помогают предотвратить распространение респираторных заболеваний, таких как SARS, MERS или грипп», — говорит Чой.
Патогенные микроорганизмы, переносимые воздухом, такие как грипп, передаются в виде капель аэрозоля при кашле или чихании. Маски могут улавливать зараженные вирусом капли, но вирус все еще остается заразным на маске. Простое обращение с маской открывает новые возможности для заражения.
Даже респираторы, предназначенные для защиты людей от вирусных аэрозолей, имеют тот же недостаток — вирусы, попавшие в респираторы, по-прежнему представляют риск заражения и передачи.Маски, способные убивать вирусы, спасли бы жизни, особенно в условиях эпидемии или пандемии. В течение сезона 2014-2015 годов почти 8000 канадцев были госпитализированы с гриппом.
В том же году смертность от гриппа в Канаде достигла рекордного уровня — почти 600.Зная, что маски недорогие и широко используются, Чой и его исследовательская группа начали изучать способы улучшения фильтра маски. И именно здесь проблема, с которой он борется в одной области исследований — разработка пероральных вакцин, таких как пилюли или леденцы, — стала решением в другой области.Основным препятствием при разработке оральных вакцин является то, что при высыхании жидких растворов кристаллы образуются и уничтожают вирус, используемый в вакцинах, делая лечение бесполезным.
В изящном приеме инженерного дзюдо Чой перевернул проблему с ног на голову и превратил кристаллизацию в средство устранения ошибок, используя ее как инструмент для уничтожения активных вирусов.Чой и его команда разработали рецептуру соли и применили ее к фильтрам в надежде, что кристаллы соли «деактивируют» вирус гриппа.Механика простой химии заставляет лечение работать.
Когда капля аэрозоля, несущая вирус гриппа, контактирует с обработанным фильтром, капля поглощает соль на фильтре. Вирус подвергается воздействию постоянно увеличивающейся концентрации соли. Когда капля испаряется, вирус получает смертельный физический ущерб, когда соль возвращается в свое кристаллизованное состояние.
При разработке твердых вакцин Чой заметил, что сахар, используемый для стабилизации вакцины во время процесса сушки, кристаллизуется по мере высыхания. Когда образуются кристаллы, образуются острые края и шипы, которые физически разрушают вирусную вакцину.
«Мы поняли, что можем использовать это в наших интересах для улучшения хирургических масок», — сказал Чой.В ходе серии экспериментов и тестов в Университете Альберты и на кафедре медицинской зоологии медицинского факультета Университета Кён Хи в Сеуле, Южная Корея, команда пришла к идеальному лечению, которое улучшает эффективность волоконного фильтра внутри маски.Используя безопасное вещество (поваренную соль) для улучшения существующего одобренного продукта, Чой видит очень мало препятствий на пути внедрения инновации.
Исследование финансировалось Университетом Альберты. Чой получил предварительный патент на разработку систем дезактивации вирусов, основанных на механизме кристаллизации соли.