Se una gocciolina respiratoria di una persona infetta da COVID-19 atterra su una superficie, diventa una possibile fonte di diffusione della malattia. Questa è conosciuta come la via fomite di diffusione della malattia, in cui la fase acquosa della gocciolina respiratoria funge da mezzo per la sopravvivenza del virus.

La durata della vita della gocciolina respiratoria determina la probabilità che una superficie diffonda un virus. Mentre il 99,9% del contenuto liquido della gocciolina evapora in pochi minuti, un film sottile residuo che consente al virus di sopravvivere può essere lasciato indietro.

Questo fa sorgere la domanda:è possibile progettare superfici per ridurre il tempo di sopravvivenza dei virus, compreso il coronavirus che causa il COVID-19? In Fisica dei fluidi , I ricercatori dell'IIT Bombay presentano il loro lavoro esplorando come il tasso di evaporazione dei film sottili residui può essere accelerato regolando la bagnabilità delle superfici e creando microtessiture geometriche su di esse.

Una superficie progettata in modo ottimale farà decadere rapidamente la carica virale, rendendo meno probabile che contribuisca alla diffusione dei virus.

"In termini di fisica, l'energia interfacciale solido-liquido è potenziata da una combinazione della nostra proposta di ingegneria superficiale e dall'aumento della pressione di separazione all'interno del film sottile residuo, che accelererà l'essiccazione del film sottile, " disse Sanghamitro Chatterjee, autore principale e borsista post-dottorato nel dipartimento di ingegneria meccanica.

I ricercatori sono rimasti sorpresi nello scoprire che la combinazione della bagnabilità di una superficie e della sua struttura fisica determina le sue proprietà antivirali.

"L'adattamento continuo di uno di questi parametri non otterrebbe i migliori risultati, " ha detto Amit Agrawal, un coautore. "L'effetto antivirale più conduttivo si trova all'interno di una gamma ottimizzata di bagnabilità e consistenza".

Mentre studi precedenti hanno riportato effetti antibatterici progettando superfici superidrofobiche (respingono l'acqua), il loro lavoro indica che il design antivirale della superficie può essere ottenuto dall'idrofilia della superficie (attira l'acqua).

"Il nostro lavoro attuale dimostra che progettare superfici anti-COVID-19 è possibile, " ha detto Janini Murallidharan, un coautore. "Proponiamo anche una metodologia di progettazione e forniamo i parametri necessari per progettare superfici con i tempi di sopravvivenza del virus più brevi".

I ricercatori hanno scoperto che le superfici con pilastri più alti e ravvicinati, con un angolo di contatto di circa 60 gradi, mostrano l'effetto antivirale più forte o il tempo di asciugatura più breve.

Questo lavoro apre la strada alla fabbricazione di superfici antivirali che saranno utili nella progettazione di attrezzature ospedaliere, apparecchiature mediche o patologiche, così come le superfici toccate di frequente, come le maniglie delle porte, schermi di smartphone, o superfici all'interno di aree soggette a epidemie.

"Nel futuro, il nostro modello può essere facilmente esteso a malattie respiratorie come l'influenza A, che si diffondono per trasmissione fomite, " disse Rajneesh Bhardwaj, un coautore. "Dal momento che abbiamo analizzato gli effetti antivirali con un modello generico indipendente dalla geometria specifica della trama, è possibile fabbricare qualsiasi struttura geometrica basata su diverse tecniche di fabbricazione, fasci di ioni focalizzati o attacco chimico, per ottenere lo stesso risultato".