Kenneth Glad
Jeden Tag berühren wir unzählige Oberflächen, die bereits andere Menschen angefasst haben. Vom Handlauf im morgendlichen Zug bis zum Schreibtisch im Büro gehört körperlicher Kontakt mit gemeinsam genutzten Gegenständen zum Alltag. Doch auf diesen gewöhnlichen Oberflächen können unsichtbare Krankheitserreger lauern, die bei der nächsten Berührung weitergegeben werden.
Wissenschaftler, die die Ausbreitung von Infektionen eindämmen wollen, haben sich auf der Suche nach Antworten der Natur zugewandt. In einer in Advanced Science veröffentlichten Studie stellten Forscher eine dünne Kunststofffolie vor, die Viren bei Kontakt zerstören kann.
Die Idee stammt aus der Welt der Insekten. Forscher untersuchten, wie die Flügel von Zikaden und Libellen sauber bleiben, und entdeckten, dass winzige Säulen auf ihrer Oberfläche die Zellmembranen von Bakterien zum Reißen bringen können – ganz ohne chemische Mittel.
In einem Beitrag für The Conversation erklärte die Mitautorin der Studie, Elena Ivanova, dass die physikalische Struktur der Oberfläche entscheidend sei, nicht ihre chemische Zusammensetzung. Die winzigen Säulen fangen Viruspartikel auf und dehnen deren äußere Hüllen, bis sie reißen.
Jenseits von Chemikalien
Die herkömmliche Reinigung setzt weitgehend auf flüssige Desinfektionsmittel, um Krankheitserreger auf häufig berührten Oberflächen zu bekämpfen. Doch damit sie zuverlässig wirken, müssen viele dieser Mittel über einen bestimmten Zeitraum auf der Oberfläche feucht bleiben. In überfüllten Kliniken und stark frequentierten U-Bahnen ist das oft schwer umzusetzen.
Herkömmliche Reinigungsmittel können zudem Umwelt- und Gesundheitsrisiken mit sich bringen. Wiederholter Kontakt mit bestimmten Chemikalien kann langfristig Geräte beschädigen, zur Freisetzung schädlicher Stoffe in Gewässer führen und die Entwicklung von Resistenzen bei Mikroorganismen begünstigen.
Die neue Technologie setzt dagegen auf rein mechanische Kräfte. Indem die Acryloberfläche Viruspartikel physisch beschädigt, kommt sie ohne chemische Zusätze aus, um deren Infektiosität zu verringern.
Ein langer Weg
Ivanova blickte auf den langen Weg zum Durchbruch zurück und schrieb: „Unsere Reise zu einer virenzerstörenden Oberfläche begann vor mehr als einem Jahrzehnt.“
Zunächst versuchte das Team, eine extrem glatte Oberfläche zu entwickeln, auf der Bakterien einfach den Halt verlieren sollten. Doch die Tests zeigten überraschenderweise das Gegenteil: Bakterien hafteten hartnäckig an den spiegelglatten Flächen.
Die Forscher wandten sich daraufhin mikroskopisch kleinen Oberflächenstrukturen zu. In Labortests zeigte sich, dass die strukturierte Acryloberfläche die Infektiosität des humanen Parainfluenzavirus Typ 3 nach einer Stunde Kontakt um etwa 94 Prozent verringerte.
Bereit für die Produktion
Der Abstand zwischen den winzigen Säulen erwies sich als entscheidend. Säulen mit einem Abstand von etwa 60 Nanometern verursachten erhebliche Schäden an den Virushüllen, während größere Abstände die antivirale Wirkung deutlich abschwächten.
Frühere Prototypen bestanden aus starrem Silizium. Das spröde Material eignete sich jedoch kaum für gekrümmte Oberflächen wie Griffe und Handläufe. Deshalb setzten die Forscher auf flexibles Acryl, das sich mithilfe von ultraviolettem Licht formen lässt.
Offen bleibt, wie gut die empfindliche Oberflächenstruktur dem täglichen Verschleiß standhält. Sollte sich das Material im praktischen Einsatz bewähren, könnte es häufig berührte Oberflächen in öffentlichen Einrichtungen zu einem zusätzlichen Schutz gegen die Ausbreitung von Infektionen machen.