Les chercheurs ont développé une surface de silicium recouverte de pointes nanométriques capables de percer et de détruire efficacement un virus commun responsable de maladies respiratoires, en particulier chez les nourrissons et les jeunes enfants, avec une efficacité allant jusqu'à 96 %. Cette technologie peut être utilisée pour protéger les chercheurs, le personnel médical et les patients de la propagation du virus.
Parmi les quatre souches du virus parainfluenza humain (HPIV), le HPIV-3 est la plus virulente et peut provoquer des bronchites, des trachéites ou des pneumonies chez les nourrissons et les jeunes enfants. Des épidémies saisonnières d'infection au HPIV-3 surviennent chaque année et le virus se propage par voie aérienne ou par contact direct ou indirect avec des surfaces contaminées.
Il n'existe actuellement aucun vaccin ni médicament antiviral pour prévenir ou traiter l'infection par le HPIV-3, le maintien de l'hygiène générale et de l'hygiène des surfaces devient donc une priorité absolue. Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université de Rovira e Vergeli (URV) en Espagne et du Royal Melbourne Institute of Technology (Université RMIT) en Australie ont collaboré pour développer une surface de silicium à pointes dotée de surprenantes propriétés anti-virus.
Inspirés par les ailes de libellules, des chercheurs de l'Université RMIT ont démontré l'efficacité de pointes nanométriques « stérilisées mécaniquement » en titane pour tuer les superbactéries antibiotiques sur leurs surfaces. De même, Pauling connaissait les insectes dotés d’ailes antibactériennes. "Les insectes comme les libellules ou les cigales ont des ailes dotées de nanostructures qui peuvent percer les bactéries et les champignons", a-t-il expliqué.
Mais les virus sont différents. Ils sont plus petits que les bactéries, donc les nanoongles utilisés pour les tuer doivent également être plus petits. Bien que les propriétés antivirales des métaux lourds et de leurs dérivés aient été étudiées de manière intensive, on pense que les virus sont inactivés en raison de la libération d’ions métalliques et de la génération d’espèces réactives de l’oxygène qui endommagent les membranes et les protéines. Par conséquent, dans la présente étude, les chercheurs ont choisi d’utiliser des tranches de silicium dopées au bore.
Vladimir Paulin, l'un des auteurs correspondants de l'étude, a déclaré : "Dans ce cas, nous avons utilisé du silicium car il est techniquement moins complexe que d'autres métaux."
Pour créer les surfaces tranchantes, ils ont utilisé une gravure ionique réactive au plasma, un processus qui utilise un plasma chimiquement réactif pour éliminer le matériau déposé sur la plaquette, permettant aux chercheurs d'affiner la hauteur et l'espacement des pointes à l'échelle nanométrique. La surface résultante est recouverte de pointes de 2 nanomètres d’épaisseur – 30 000 d’entre elles pourraient tenir dans un cheveu humain – et ne mesure que 290 nanomètres de haut. Le diamètre des particules virales HPIV-3 varie de 100 nanomètres à 420 nanomètres.
Les surfaces incubées avec HPIV-3 pendant 1, 3 et 6 heures ont été examinées au microscope électronique à balayage (MEB), montrant que les particules virales ont conservé leur forme habituelle après 6 heures d'incubation sur des surfaces de silicium sans pointes ajoutées. Cependant, sur la surface enrichie, la forme des particules HPIV-3 a été affectée ; après 1 et 3 heures d'incubation, les pointes acérées des pointes pénètrent dans les particules et les déforment. Après six heures, les pellets se dégonflent. À chaque instant, il y avait une diminution significative des particules virales infectieuses sur la surface du silicone du nanoongle : 74 % après une heure, 85 % après trois heures et 96 % après six heures.
Lors de tests sur des bactéries, les chercheurs ont découvert que les nanospikes étaient également mortels pour elles. Ils ont pu détruire les cellules de deux bactéries courantes associées aux infections hospitalières, Pseudomonas aeruginosa et Staphylococcus aureus (« Staphylococcus aureus »), mais pas aussi efficacement que le HPIV-3. Après 18 heures d'incubation, la proportion de Pseudomonas aeruginosa et de Staphylococcus aureus non viables s'est avérée être respectivement de 15 % et 25 %.
Les résultats démontrent l’efficacité de l’utilisation de nanoongles de silicium comme agents virucides. Les chercheurs prévoient que cette technologie sera utilisée dans les laboratoires et les centres médicaux où sont stockés des matières biologiques potentiellement dangereuses, rendant ces environnements plus sûrs pour les chercheurs, le personnel médical et les patients.
La recherche a été publiée dans la revue ACSNano.