„Nanesením oxidu mědi na přírodní vlákna dojde k deaktivaci virů a bakterií, především nového koronaviru. Na rozdíl od stříbra jsou z pohledu surovin a použitého vybavení náklady zanedbatelné. Navíc je naše metoda velmi jednoduchá a snadno proveditelná i mimo laboratoř,“ říká Zdeněk Tišler, vedoucí laboratoře syntéz katalyzátorů UniCRE, který stál i u zrodu myšlenky. Účinnost i nezávadnost metody už prý ověřily odborné ústavy a teď společnost hledá partnery pro komerční využití postupu, který je veřejně přístupný.
Jak měď proti koronaviru funguje?
Celý mechanismus deaktivace nejen viru, ale i dalších mikroorganismů (bakterie, plísně) je poměrně složitý a dochází při něm k řadě chemických reakcí. Zjednodušeně lze říci, že kontaktem kapénky obsahující virovou částici s povrchem částice oxidu měďného dojde ke vzniku pro virus vysoce toxických částic.
Je známo, že vir si může udržovat infekčnost na běžných površích poměrně dlouho a někdy i déle, než se myslelo. Může tak představovat riziko infekce pro kohokoli, kdo přijde do kontaktu s kontaminovaným povrchem. To přitom platí nejen pro běžné povrchy, ale i pro oděvy například personálu nemocnic či roušky, u kterých je známým problémem omezená doba použití. Po delším používání se totiž nasytí vydechovanou vodou, ztrácejí účinnost a naopak se stávají zdrojem virových částic. Dochází v nich navíc i ke kultivaci bakterií a plísní a ty mohou způsobit nositeli i okolí další problémy.
Čím se liší využití mědi, neboli oxidu měďného, od stříbra, které už se pro zlepšení funkčnosti roušek využívá?
Využití bude asi obdobné a bude narážet na nějaké limity u obou, jako je třeba stabilita v určitém typu prostředí. Ale rozdíl je především v dostupnosti, a to jak cenové, tak technologické. Nanočástice stříbra jsou využívány často, ale jejich příprava je poměrně náročná na suroviny, čas i použité vybavení. Samozřejmě i u mědi jsou některé postupy složité a náročné, ale tady právě bylo cílem postup modifikovat tak, aby byl snadno proveditelný a využíval dostupné i levné suroviny.
První zprávy a dění kolem viru jsem moc nesledoval, ale někdy v polovině března jsem asi v rádiu zaslechl informaci, že se chystá distribuce roušek s obsahem mědi, které měly být velmi účinné, ale také drahé. Začal jsem nad tím přemýšlet. Měď je snadno dostupná a na rozdíl od stříbra i levná.
Zdeněk Tišler
Princip ošetření materiálů mědí při výrobě je tedy jiný než u zmiňovaného stříbra?
Neznám přesně technologické postupy při ošetření tkanin stříbrem. Technik nanesení je vždy více, nanášení stříbra může být třeba univerzálnější z pohledu substrátů (povrchů). Naše technika využívá vytvoření částic oxidu měďného navázaných na povrchu přírodního vlákna (bavlny). Výzkum začal hned na jaře letošního roku a v tu dobu také probíhalo horečné šití roušek z domácích zdrojů, protože je jinak nešlo zajistit. K jejich výrobě se právě využívaly především bavlněné tkaniny, a proto byl výzkum zaměřen právě tímto směrem.
Jak se liší finanční náročnost i dostupnost obou materiálů?
Na rozdíl od stříbra jsou z pohledu surovin a použitého vybavení náklady u mědi zanedbatelné. Navíc je metoda velmi jednoduchá a snadno proveditelná i mimo laboratoř.
Kdo na myšlenku využít oxidů mědi pro vylepšení funkčnosti roušek přišel? A co bylo kromě začátku epidemie prvotním impulzem zaměřit se na měď?
První zprávy a dění kolem viru jsem moc nesledoval, ale někdy v polovině března jsem asi v rádiu zaslechl informaci, že se chystá distribuce roušek s obsahem mědi, které měly být velmi účinné, ale také drahé. Začal jsem nad tím přemýšlet. Měď je snadno dostupná a na rozdíl od stříbra i levná. Nanesení na přírodní vlákno se zdálo být dobrou volbou, protože postup, který mě napadl, by měl být jednoduchý a rychlý, alespoň teoreticky.
Účinky nanočástic stříbra jsou sice známé, ale postupy pro jejich syntézu jsou mnohem složitější. Je potřeba říci, že různé typy částic mědi a k nim i různé postupy syntéz jsou již dlouho studovány a jistě i používány v řadě aplikací, ale zde šlo hlavně o modifikaci postupu tak, aby byl co nejjednodušší a využíval snadno dostupné suroviny. Postup jsem si tehdy hned doma vyzkoušel, protože jsem shodou okolností měl i všechny potřebné suroviny k dispozici.
Kdy jste poznal, že jdete správným směrem, a jak dlouhá byla doba od prvního nápadu k finálnímu výrobku?
Doma provedená syntéza vypadala dobře, zdálo se, že postup je funkční, a po diskusi s ředitelem výzkumu doktorem Josefem Šimkem bylo další bádání přesunuto do laboratoře, kde je k dispozici jednak lepší vybavení a je tam možné dodržet přesně podmínky experimentu, ale hlavně se lze pomocí elektronového mikroskopu podívat na povrch vláken přímo. To byla polovina března.
Mezitím jsem si udělal rešerši a zjistil, že přesně stejný postup nebyl nikde, resp. v dostupných nebo nalezených zdrojích, publikován. Z rešerše vyplynulo, že jiní autoři používají rozdílné postupy a chemikálie a že uvedené nanočástice jsou opravdu účinné při likvidaci celé řady mikroorganismů. Vzhledem k tomu, že vir SARS-CoV-2 byl v té době „horká novinka“, nebyly nikde uvedeny výsledky přímo na deaktivaci tohoto viru, ale byly prezentovány výsledky proti jiným, příbuzným typům. Tudíž jsme očekávali, že se účinnost prokáže i zde. V průběhu dalšího měsíce byla připravena řada vzorků a hledal se partner pro další testování.
Účinnost vaší metody i nezávadnost výrobku s jejím využitím už ověřily odborné ústavy. Kolik času to zabralo?
S žádostí o pomoc při testování byl osloven doktor Jan Weber z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR, který jako jeden z mála disponoval dostupným vybavením a kulturami viru SARS-CoV-2 a kterého toto téma zaujalo a byl ochotný testy provést. Vzhledem k vytížení jeho i jeho týmu a obecně časové náročnosti prováděných testů byla data potvrzující účinnost k dispozici až v létě. Získané výsledky ale ukázaly, že takto ošetřená tkanina dokáže vir deaktivovat velmi rychle a že i po několikanásobném vyprání je materiál stále účinný.
Po ověření účinnosti byly vybrané materiály odeslány do Státního zdravotního ústavu, kde byla hodnocena nezávadnost z pohledu cytotoxicity a dráždivosti. Tyto testy trvají také poměrně dlouho, výsledky byly k dispozici až na konci prázdnin. Ukázaly, že vybrané materiály jsou z pohledu cytotoxicity nezávadné a nedráždivé.
Metodu teď chcete uvést pro běžné využití. Kdy by se mohly roušky ošetřené oxidem mědi dostat do běžné výroby?
To se nedá odhadnout, jelikož záleží na případných průmyslových partnerech, zda budou mít zájem o spolupráci.
Dá se vaše vylepšení využít i na jiných ochranných pomůckách ve zdravotnictví nebo i v úplně jiném oboru?
Domnívám se, že zcela určitě, i když primárně bylo cíleno na roušky, případně oděvy. Vzhledem k vlastnostem a jednoduchému a levnému způsobu přípravy by rozsah aplikovatelnosti mohl být poměrně široký. Ale každá další aplikace bude obnášet i patřičný výzkum, který tomu musí předcházet.
Vámi objevená metoda je veřejně dostupná. Proč?
Celý výzkum a měření byly prováděny za podpory otevřené výzkumné infrastruktury CATPRO, a proto je i tento výstup a postup veřejný. Výsledky tedy může využít kdokoli, ať už k dalšímu výzkumu, vývoji či přímo komerčnímu využití.
