Des chercheurs en nanosécurité du Harvard T.H. Chan School of Public Health a développé une nouvelle intervention pour lutter contre les maladies infectieuses en désinfectant plus efficacement l'air qui nous entoure, notre nourriture, nos mains, et tout ce qui abrite les microbes qui nous rendent malades. Les chercheurs, du Centre de nanotechnologie et de nanotoxicologie de l'École, ont été dirigés par le professeur agrégé de physique des aérosols Philip Demokritou, le directeur du centre, et premier auteur Runze Huang, un stagiaire postdoctoral là-bas. Ils ont utilisé une plate-forme nanométrique développée au centre pour créer et fournir de minuscules, de l'eau en aérosol contenant des nonogouttelettes non toxiques, désinfectants inspirés de la nature partout où vous le souhaitez. Demokritou a parlé à la Gazette de l'invention et de son application sur l'hygiène des mains, qui a été décrit récemment dans la revue ACS Sustainable Chemistry and Engineering.

GAZETTE :Donnez-nous un aperçu rapide du problème que vous essayez de résoudre.

DEMOKRITOU :Si vous revenez aux années 60 et à l'invention de nombreux antibiotiques, nous pensions que le chapitre sur les maladies infectieuses serait clos. Bien sûr, 60 ans plus tard, nous savons maintenant que ce n'est pas vrai. Les maladies infectieuses sont encore émergentes. Les micro-organismes sont plus intelligents que nous ne le pensions et développent de nouvelles souches. C'est une bataille constante. Et quand je parle de maladies infectieuses, Je parle principalement des maladies aéroportées et alimentaires :par exemple, la grippe et la tuberculose sont des maladies aéroportées, maladies respiratoires, qui causent des millions de morts par an. Les maladies d'origine alimentaire tuent également 500 personnes, 000 personnes par an et coûtent des milliards de dollars à notre économie.

GAZETTE :Les maladies diarrhéiques tuent beaucoup d'enfants, trop.

DEMOKRITOU :C'est un gros problème, en particulier dans les pays en développement dont les systèmes de soins de santé sont fragmentés.

GAZETTE :Quel est le problème avec la façon dont nous nous désinfectons les mains ?

DEMOKRITOU :On entend tout le temps qu'il faut se laver les mains. C'est une mesure primordiale pour réduire les maladies infectieuses. Plus récemment, nous utilisons également des antiseptiques. L'alcool est OK, mais nous utilisons également d'autres produits chimiques comme le triclosan et la chlorhexadine. Des recherches relient ces produits chimiques à l'augmentation de la résistance aux antimicrobiens, entre autres inconvénients. En outre, certaines personnes sont sensibles aux lavages fréquents et aux frottements avec des produits chimiques. C'est là que de nouvelles approches entrent en jeu. Donc, au cours des quatre ou cinq dernières années, nous avons essayé de développer des interventions basées sur la nanotechnologie pour lutter contre les maladies infectieuses.

GAZETTE :La technologie impliquée ici – les nanostructures d'eau artificielles – date de quelques années. Quoi de neuf est l'application?

DEMOKRITOU : Nous avons les outils pour fabriquer ces nanomatériaux manufacturés et, dans ce cas particulier, nous pouvons prendre de l'eau et la transformer en une nanoparticule d'eau artificielle, qui transporte sa charge utile mortelle, principalement non toxique, antimicrobiens inspirés de la nature, et tue les micro-organismes sur les surfaces et dans l'air.

C'est assez simple, vous avez besoin de 12 volts DC, et nous combinons cela avec l'électrospray et l'ionisation pour transformer l'eau en nanoaérosol, dans lequel ces nanostructures artificielles sont suspendues dans l'air. Ces nanoparticules d'eau ont des propriétés uniques en raison de leur petite taille et contiennent également des espèces réactives de l'oxygène. Ce sont des radicaux hydroxyles, peroxydes, et sont similaires à ce que la nature utilise dans les cellules pour tuer les agents pathogènes. Ces nanoparticules, intentionnellement, portent également une charge électrique, ce qui augmente l'énergie de surface et réduit l'évaporation. Cela signifie que ces nanostructures conçues peuvent rester en suspension dans l'air pendant des heures. Lorsque la charge se dissipe, ils deviennent de la vapeur d'eau et disparaissent.

Très récemment, nous avons commencé à utiliser ces structures comme support, et nous pouvons maintenant incorporer des antimicrobiens inspirés de la nature dans leur structure chimique. Ce ne sont pas super toxiques pour l'homme. Par exemple, ma grand-mère en Grèce désinfectait ses surfaces avec du jus de citron, de l'acide citrique. Ou, dans le lait - et aussi dans les larmes - est un autre antimicrobien très puissant appelé lysozyme. La nisine est un autre antimicrobien inspiré de la nature que les bactéries libèrent lorsqu'elles sont en compétition avec d'autres bactéries. La nature nous fournit une tonne d'antimicrobiens non toxiques qui, si nous pouvons trouver un moyen de les livrer de manière ciblée, manière précise, peut faire le travail. Pas besoin d'inventer de nouveaux produits chimiques potentiellement toxiques. Allons à la pharmacie et à la boutique de nature.

Lorsque nous mettons ces antimicrobiens inspirés de la nature dans les nanostructures d'eau artificielles, leur pouvoir antimicrobien augmente considérablement. Mais nous le faisons sans utiliser d'énormes quantités d'antimicrobiens, environ 1 pour cent ou 2 pour cent en volume. La majeure partie de la nanostructure de l'eau artificielle est encore de l'eau.

À ce point, ces structures d'ingénierie sont porteuses d'antimicrobiens et sont chargées, et nous pouvons utiliser la charge pour les diriger vers des surfaces en appliquant un faible champ électrique. Vous pouvez également les libérer dans l'air - ils sont très mobiles - et ils peuvent se déplacer et inactiver le virus de la grippe, par exemple.

GAZETTE :Comment cela fonctionnerait-il avec de la nourriture ?

DEMOKRITOU :Cette plate-forme nanométrique peut également être utilisée comme technologie d'intervention pour les applications de sécurité alimentaire. Lorsqu'il s'agit de désinfecter nos aliments, nous utilisons encore des approches archaïques développées dans les années 50. Par exemple, aujourd'hui, nous mettons nos produits frais dans des solutions à base de chlore, qui laissent des résidus qui peuvent compromettre la santé. Il laisse des sous-produits, qui sont toxiques, et vous devez aussi trouver un moyen de les gérer.

Au lieu, vous pouvez utiliser les nanoaérosols d'eau qui contiennent des niveaux de nanogrammes d'un ingrédient actif - inspiré de la nature et non toxique - et désinfecter nos aliments. Actuellement, cette nouvelle invention est à l'étude pour une utilisation, de la ferme à l'assiette, pour améliorer la sécurité et la qualité des aliments.

GAZETTE :Alors, lorsque vous l'utilisez sur de la nourriture, vous pulvériseriez essentiellement les nanoparticules sur une tête de laitue, par exemple?

DEMOKRITOU :Cela dépend de l'application. Vous pouvez mettre cette technologie dans votre réfrigérateur, et il tuera les microbes sur les surfaces alimentaires et dans l'air là-bas et améliorera la sécurité alimentaire. Cela augmentera également la durée de conservation, qui est liée à des micro-organismes d'altération. Vous pouvez également utiliser cette technologie pour la désinfection de l'air. La seule chose dont vous avez besoin est de 12 volts CC, que vous pouvez alimenter à partir du port USB de votre ordinateur. Imaginez que vous êtes assis dans un train et que vous générez un bouclier invisible de ces nanostructures d'eau artificielles qui vous protège et minimise le risque de contracter la grippe.

GAZETTE :Si tu es dans le train avec une bande de malades ?

DEMOKRITOU :Exactement, ou en avion, partout où vous avez des micro-organismes. La plupart des avions recirculent l'air, et tout ce qu'il faut, c'est un gars malade - il n'a pas besoin d'être assis à côté de vous - pour tomber malade. Malheureusement, c'est un gros problème. Les avions les plus récents ont une filtration pour éliminer certains de ces agents pathogènes. Mais il s'agit d'une technologie très polyvalente que vous pouvez pratiquement emporter avec vous.

GAZETTE :Parlons hygiène des mains.

DEMOKRITOU :Nous savons que l'hygiène des mains est très importante, mais en plus des inconvénients du lavage à l'eau ou à l'aide de produits chimiques, les séchoirs à air couramment utilisés dans l'environnement de la salle de bain peuvent aérosoliser les microbes et les remettre dans l'air et même sur vos mains. Il est donc possible d'utiliser ces nanostructures d'eau artificielles et de développer une alternative sans air et sans eau, car elle utilise des niveaux d'eau en picogrammes, vos mains ne seront jamais mouillées.

GAZETTE :Alors tu te laves les mains, en utilisant de l'eau. Mais ils ne se mouillent pas ?

DEMOKRITOU :Exactement. Et il désinfecte les mains en 15 à 20 secondes, comme indiqué dans notre étude récemment publiée.

GAZETTE :En ce qui concerne une application, voyez-vous quelque chose de similaire aux sèche-mains que nous utilisons tous aux aires de repos des autoroutes ? Seul, quand tu mets tes mains dedans, ça ne souffle pas ? Sentez-vous quelque chose du tout ?

DEMOKRITOU :Tu ne sens rien. C'est le problème; c'est comme par magie. Vous ne voyez pas; vous ne vous sentez pas; vous ne sentez pas; mais vos mains sont désinfectées.

GAZETTE :Alors, comment les gens savent-ils que quelque chose s'est passé ? En tant qu'êtres humains, nous voulons une sorte de stimulation.

DEMOKRITOU :On pourrait mettre une lumière et de la musique pour divertir les gens, mais personne ne peut voir une particule de 25 nanomètres. Nous sommes ravis de constater que l'industrie est intéressée à poursuivre la commercialisation de cette technologie pour l'hygiène des mains. Nous aurons peut-être bientôt un airless, appareil sans eau utilisable à tous les niveaux, mais pas nécessairement dans l'environnement de la salle de bain. Il peut s'agir d'un appareil fonctionnant sur batterie, il peut être placé autour des aéroports et d'autres endroits où les gens n'ont pas le temps ou l'accès à l'eau pour se laver les mains.

Cette histoire est publiée avec l'aimable autorisation de la Harvard Gazette, Journal officiel de l'université Harvard. Pour des nouvelles universitaires supplémentaires, visitez Harvard.edu.