Antiviral per Oberflächenstruktur: Kunststofffolie zerstört Viren mechanisch

Oberflächen, die Viren beim bloßen Auftreffen zerstören – das klingt nach Science-Fiction, rückt aber durch eine neue Materialentwicklung näher an die Realität. Forschende der australischen RMIT University haben eine dünne, flexible Kunststofffolie entwickelt, deren mikroskopisch feine Oberflächenstruktur Viren mechanisch zerstört, ohne auf chemische Desinfektionsmittel angewiesen zu sein.

Winzige Säulen als mechanische Virenfalle

Die Folie besteht aus Acrylkunststoff und ist mit sogenannten Nanopillaren besetzt – hauchdünnen Säulchen, die so dicht an der Oberfläche aufragen, dass ein auftreffendes Viruspartikel von mehreren dieser Strukturen gleichzeitig erfasst und in die Länge gezogen wird. Die Hüllmembran des Virus, eine vergleichsweise fragile Fettschicht, hält dieser Dehnung nicht stand und reißt auf. Das Virus verliert dabei seine Struktur und damit seine Fähigkeit, Zellen zu befallen. Entscheidend an diesem Wirkmechanismus ist, dass kein spitzes Durchstechen stattfindet – das bloße Strecken reicht aus, um die Membran zu sprengen. In Laborversuchen mit dem humanen Parainfluenzavirus Typ 3 (hPIV-3), einem Erreger von Bronchiolitis und Lungenentzündung, waren nach einer Stunde rund 94 Prozent der Viruspartikel zerstört oder so weit beschädigt, dass sie sich nicht mehr vermehren konnten.

Der Abstand ist entscheidend

Eine zentrale Erkenntnis der in der Zeitschrift Advanced Science veröffentlichten Studie betrifft die Geometrie der Nanopillar-Anordnung. Nicht die Höhe der Säulchen, sondern ihr gegenseitiger Abstand bestimmt maßgeblich, wie wirksam die Folie Viren abtötet. Samson Mah, Doktorand an der RMIT University und Erstautor der Studie, erläutert das Prinzip: „Wenn die Nanopillar enger zusammenstehen, können mehr von ihnen gleichzeitig auf dasselbe Virus drücken und die äußere Hülle über ihren Brechpunkt hinaus dehnen.“ Die Messungen zeigen, dass ein Abstand von rund 60 Nanometern zwischen den Säulchen die stärkste antivirale Wirkung erzielt. Wird der Abstand auf 100 Nanometer vergrößert, nimmt die Wirksamkeit deutlich ab; bei 200 Nanometern ist die viruzide Wirkung praktisch nicht mehr vorhanden.

Vom Labor zur Massenproduktion

Ein besonderes Merkmal der Entwicklung ist ihre potenzielle Skalierbarkeit. Das verwendete Acrylmaterial lässt sich mit gängigen Industrieanlagen in großen Rollen produzieren – ähnlich wie Frischhaltefolie. Das bedeutet, dass bei weiterer Optimierung keine grundlegend neuen Fertigungsverfahren notwendig wären, um die Folie in großem Maßstab herzustellen. Distinguished Professor Elena Ivanova von der RMIT University sieht darin eine realistische Perspektive für den Alltag: „Wir halten diese Texturierung für einen starken Kandidaten für den täglichen Einsatz und sind bereit, mit Unternehmen zusammenzuarbeiten, um sie für die Großserienproduktion weiterzuentwickeln.“ Denkbare Anwendungsfelder reichen von Smartphone-Bildschirmen und Tastaturen bis hin zu Oberflächen in Krankenhäusern. Bevor die Technologie dort ankommt, steht jedoch weitere Forschungsarbeit an: Bislang wurden ausschließlich behüllte Viren – also solche mit Fettmembran – untersucht. Ob und wie wirksam die Nanostruktur gegen unbehüllte Viren sowie auf gekrümmten Oberflächen funktioniert, sollen künftige Studien klären.

via RMIT University

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