Un virus sur la surface de silicium nano-pointillée, grossi 65 000 fois. Après 1 heure, la matière a déjà commencé à fuir. Crédit : RMIT
Une équipe de recherche internationale dirigée par l'Université RMIT a conçu et fabriqué un virus-une surface tueuse qui pourrait aider à contrôler la propagation des maladies dans les hôpitaux, les laboratoires et autres environnements à haut risque. La surface en silicium est recouverte de minuscules nanospikes qui embrochent les virus au contact.
Les tests en laboratoire avec le virus hPIV-3 – qui provoque la bronchite, la pneumonie et le croup – ont montré que 96 % des virus étaient soit déchirés, soit endommagés au point qu’ils ne pouvaient plus se répliquer pour provoquer une infection. Ces résultats impressionnants, présentés en couverture d'une revue de premier plan sur les nanosciences ACS Nanomontrent la promesse de ce matériau pour aider à contrôler la transmission de matériel biologique potentiellement dangereux dans les laboratoires et les environnements de soins de santé.
Un virus sur la surface de silicium nano-pointillée, grossi 65 000 fois. Au bout de 6 heures, il a été complètement détruit. Crédit : RMIT
Spike les virus pour les tuer
L'auteur correspondant, le Dr Natalie Borg, de l'École de santé et des sciences biomédicales du RMIT, a déclaré que ce concept apparemment simple consistant à embrocher le virus nécessitait une expertise technique considérable.
« Notre surface anti-virus ressemble à un miroir plat et noir à l'œil nu, mais elle comporte en réalité de minuscules pointes spécialement conçues pour tuer les virus », a-t-elle déclaré. « Ce matériau peut être incorporé dans les appareils et surfaces fréquemment touchés pour empêcher la propagation du virus et réduire l'utilisation de désinfectants. »
Le Dr Natalie Borg inspecte un échantillon de la feuille de silicium à nano-pointes. Crédit : RMIT
Les surfaces à nano-pointes ont été fabriquées au Melbourne Centre for Nanofabrication, en commençant par une plaquette de silicium lisse, qui est bombardée d'ions pour éliminer stratégiquement la matière. Le résultat est une surface remplie d’aiguilles d’une épaisseur de 2 nanomètres – 30 000 fois plus fine qu’un cheveu humain – et d’une hauteur de 290 nanomètres.
Spécialistes des surfaces antimicrobiennes
L'équipe dirigée par Elena Ivanova, professeur émérite du RMIT, possède des années d'expérience dans l'étude de méthodes mécaniques de contrôle des micro-organismes pathogènes inspirées du monde de la nature : les ailes d'insectes tels que les libellules ou les cigales ont un à l'échelle nanométrique structure à pointes qui peut percer les bactéries et les champignons.
Dans ce cas, cependant, les virus sont d'un ordre de grandeur plus petits que les bactéries, de sorte que les aiguilles doivent être d'autant plus petites si elles veulent avoir un effet sur elles. Le processus par lequel les virus perdent leur capacité infectieuse lorsqu’ils entrent en contact avec la surface nanostructurée a été analysé en termes théoriques et pratiques par l’équipe de recherche.
Équipe Ivanova avec l'auteur correspondant de l'étude, le professeur Elena Ivanova (3e à partir de la gauche) et l'auteur principal de l'étude, Samson Mah (2e à droite). Crédit : RMIT
Des chercheurs de l'Université Rovira i Virgili (URV) d'Espagne, le Dr Vladimir Baulin et le Dr Vassil Tzanov, ont simulé par ordinateur les interactions entre les virus et les aiguilles. Les chercheurs du RMIT ont effectué une analyse expérimentale pratique, exposant le virus à la surface nanostructurée et observant les résultats au centre de microscopie et de microanalyse du RMIT.
Les résultats montrent que la conception de la pointe est extrêmement efficace pour endommager la structure externe du virus et percer ses membranes, neutralisant 96 % des virus entrés en contact avec la surface dans les six heures. Le premier auteur de l'étude, Samson Mah, qui a réalisé les travaux dans le cadre d'un RMIT-CSIRO Maîtrise par bourse de recherche et a maintenant progressé vers ses recherches de doctorat avec l'équipe, a déclaré qu'il a été inspiré par le potentiel pratique de la recherche.
« La mise en œuvre de cette technologie de pointe dans des environnements à haut risque comme les laboratoires ou les établissements de santé, où l'exposition à des matières biologiques dangereuses est une préoccupation, pourrait renforcer considérablement les mesures de confinement contre les maladies infectieuses », a-t-il déclaré. « Ce faisant, nous visons à créer des environnements plus sûrs pour les chercheurs, les professionnels de la santé et les patients. »
Le projet était une véritable collaboration interdisciplinaire et multi-institutionnelle menée sur deux ans, impliquant des chercheurs du RMIT, de l'URV (Espagne), du CSIRO, de l'Université de Swinburne, de l'Université Monash et de l'Institut Kaiteki (Japon).
Cette étude a été soutenue par le Centre de recherche ARC pour la fabrication australienne de l’acier et par le Centre de formation transformationnelle industrielle de l’ARC en ingénierie de surface pour les matériaux avancés.
