Профессор химии из Сиднея Palli Thordarson @PalliThordarson рассказывает о том, как работает мылоПочему мыло так хорошо работает на SARS-CoV-2, коронавирусе и на самом деле на большинстве вирусов? Потому что это самоорганизующаяся наночастица, в которой самым слабым звеном является липидный (жировой) двойной слой. Тема из двух частей о мыле, вирусах и
супрамолекулярной химии.
Я всегда был очарован вирусами, потому что считаю их одним из самых ярких примеров того, как пересекаются супрамолекулярная химия и нанонаука. Большинство вирусов состоят из трех ключевых строительных блоков: РНК, белков и липидов.
РНК - это вирусный генетический материал - он очень похож на ДНК. Белки выполняют несколько функций, включая проникновение в клетку-мишень, способствуют репликации вируса и в основном являются ключевым строительным блоком (как кирпич в доме) во всей структуре вируса.
Затем липиды образуют оболочку вокруг вируса как для защиты, так и для содействия его распространению и клеточного проникновения. РНК, белки и липиды самоорганизуются, образуя вирус. Критически важно отсутствие сильных «ковалентных» связей, удерживающих эти единицы вместе.
Вместо этого вирусная самосборка основана на слабых "нековалентных" взаимодействиях между белками, РНК и липидами. Вместе они действуют как липучка, поэтому очень трудно разбить самосборную вирусную частицу. Тем не менее, мы можем сделать это (например, с мылом!).
Размер большинства вирусов, включая коронавирус, составляет от 50 до 200 нанометров, поэтому они действительно являются наночастицами. Наночастицы имеют сложное взаимодействие с поверхностями, на которых они находятся. То же самое с вирусами. Кожа, сталь, древесина, ткань, краска и фарфор - очень разные поверхности.
Когда вирус проникает в клетку, РНК "захватывает" клеточный механизм, как компьютерный вирус (!), и заставляет клетку начать производство множества свежих копий своей собственной РНК и различных белков, из которых состоит вирус.
Эти новые молекулы РНК и белка самостоятельно собираются с липидами (обычно легко присутствующими в клетке), образуя новые копии вируса. Таким образом, вирус сам не копирует себя, он создает копии строительных блоков, которые затем самостоятельно собираются в новые вирусы!
Все эти новые вирусы в конечном итоге поражают клетку, и она умирает / взрывается, высвобождая вирусы, которые затем заражают больше клеток. Некоторые из этих вирусов попадают в дыхательные пути и окружающие их слизистые оболочки легких.
Когда вы кашляете или особенно чихаете, крошечные капельки из дыхательных путей могут отлетать на 10 метров! Предполагается, что более крупные из них являются основными носителями коронавируса, и они могут пройти метра 2. Таким образом - прикрывай свой рот, когда кашеляешь и чихаешь среди людей!
Эти крошечные капельки приземляются на поверхности и часто быстро высыхают, но при этом вирусы все еще активны!
Теперь пришло время представить мощную концепцию супрамолекулярной химии, которая эффективно говорит: похоже, что подобные молекулы взаимодействуют друг с другом сильнее, чем разнородные. Дерево, ткань и, не говоря уже о коже, довольно сильно взаимодействуют с вирусами.
Сравните это со сталью, фарфором и, по крайней мере, некоторыми пластиками, например, тефлоном. Структура поверхности также имеет значение: чем плосче поверхность, тем меньше вирус «прилипнет» к поверхности. Грубые поверхности могут фактически разделить вирус.
Так почему же поверхности разные? Вирус удерживается вместе за счет сочетания водородных связей (как такие же в воде) и того, что мы называем гидрофильными или "подобными жиру" взаимодействиями. Например, поверхность волокон или дерева может образовывать множество водородных связей с вирусом.
В отличие от стали, фарфора или тефлона не образуют много водородной связи с вирусом. Таким образом, вирус не сильно связан с этими поверхностями. Вирус довольно устойчив на этих поверхностях, в то время как он не остается активным в течение длительного времени, скажем, на ткани или дереве.
Как долго вирус остается активным? По-разному. Считается, что коронавирус SARS-CoV-2 остается активным на благоприятных поверхностях в течение нескольких часов, возможно, дня. Влага "растворяет", ультрафиолет солнечного света и тепло (молекулярные движения) делают вирус менее устойчивым.
Кожа - это идеальная поверхность для вируса! Он «органический», и белки и жирные кислоты в мертвых клетках на поверхности взаимодействуют с вирусом как через водородные связи, так и через "жироподобные" гидрофильные взаимодействия.
Поэтому, когда вы касаетесь, скажем, стальной поверхности с вирусной частицей на ней, она прилипнет к вашей коже и, следовательно, попадет на ваши руки. Но вы еще не заражены. Однако, если вы дотронетесь до своего лица, вирус может попасть с ваших рук на лицо.
И теперь вирус находится в опасной близости от дыхательных путей и слизистых оболочек в области рта и глаз. Так что вирус может проникнуть ... и вуаля! Вы заражены, (если ваша иммунная система не убивает вирус.)
( Read more... ) ![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
