Исследователи из двух лабораторий Института технологического машиностроения Китайской академии наук разработали новую интраназальную маску для защиты дыхательных путей от вирусных аэрозолей.
Она показала удовлетворительную защиту в мышиной модели, цифровой модели носовой полости человека и модели дыхательных путей человека. Статья опубликована в журнале Nature Communications.
Респираторные инфекционные заболевания оказывают огромное влияние на здоровье населения во всем мире. Распространение этих инфекционных заболеваний в значительной степени зависит от попадания аэрозолей в дыхательные пути. Использование лицевых масок является важной мерой общественного здравоохранения, направленной на снижение уровня заболеваемости респираторными инфекциями. Однако эффективность масок для лиц, подверженных повышенному риску, недостаточна. Для усиления защиты от вирусных аэрозолей исследователи разработали интраназальную маску (MV@GEL), состоящую из положительно заряженного термочувствительного гидрогеля и микроскопических везикул клеточного происхождения, содержащих вирусные рецепторы.
"Интраназальная маска может быть распылена в носовой полости при комнатной температуре и быстро переходит из жидкого состояния в гелеобразное при температуре тела. Внутри носовой полости положительно заряженный гидрогель может перехватывать отрицательно заряженные вирусные аэрозоли, присутствующие в воздушном потоке, а рецепторы на везикулах могут взаимодействовать с вирусом, который высвобождается из вирусных аэрозолей в MV@GEL, опосредуя тем самым захват вируса для инактивации", - рассказал руководитель исследования профессор Ма Гуанхуэй.
При наличии соответствующих вирусных рецепторов интраназальные маски продемонстрировали удовлетворительную защиту носовой полости и легких мышей от аэрозолей SARS-CoV-2 или вируса гриппа А. Используя компьютерно-томографические изображения носовой полости человека, исследователи построили цифровую модель носовой полости человека, с помощью которой было проведено моделирование гидро- и аэродинамики. "Результат моделирования показал, что интраназальная маска может перехватить 93,2% частиц вирусного аэрозоля в носовой полости, тем самым предотвращая попадание частиц вирусного аэрозоля в легкие", - сообщил Ма Гуанхуэй.
Кроме того, исследователи использовали технологию 3D-печати, чтобы изготовить модель носовой полости человека. Затем ее соединили с культурой органоидов человеческих легких и обеспечили приток воздуха с помощью насоса, что позволило создать интегрированную модель дыхательных путей человека. Используя эту модель, анатомически повторяющую носовую полость человека и точно имитирующую инфекцию в человеческих легких, исследователи подтвердили мощную защиту MV@GEL от вирусных аэрозолей и высокую пригодность интраназальной маски для людей.
"Интраназальная маска, разработанная в нашем исследовании, может обеспечить широкую защиту от аэрозолей различных вирусов. Это объясняется тем, что связывание вирусов рецепторами не зависит от мутаций", - пояснил Ма Гуанхуэй. "Учитывая, что вирусные рецепторы на везикулах можно легко модифицировать, наша система MV@GEL обладает многообещающим потенциалом, чтобы стать гибкой платформой для борьбы с различными вирусными аэрозолями".
Рецензент из журнала Nature Communications назвал исследование "очень интересным и животрепещущим" и отметил, что "предложенная стратегия может значительно улучшить профилактику этих инфекционных заболеваний и оказать большое влияние на общественное здравоохранение".
