Wie das SARS-CoV-2-Virus mit verschiedenen Oberflächen interagiert
Der Großteil der Forschung rund um COVID-19 konzentrierte sich auf die Mutationen, die Ausbreitung von Mensch zu Mensch, medikamentöse Behandlungen sowie die Vorbeugung mit Impfstoffen. Oft wird jedoch übersehen, auf welche Weise das SARS-CoV-2-Virus mit verschiedenen Oberflächen interagiert. „Obwohl dieser Aspekt der Pandemie von anderen Forschungsgruppen nicht untersucht wird, hat er erhebliche Auswirkungen auf die Ausbreitung dieser Infektionskrankheiten“, sagt Jordi Faraudo(öffnet in neuem Fenster), Forscher am Institut für Materialwissenschaften Barcelona(öffnet in neuem Fenster) (ICMAB-CSIC). Mit Unterstützung des EU-finanzierten Projekts MAT4COVID(öffnet in neuem Fenster) nimmt Faraudo zusammen mit seinem Kollegen und Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen-Stipendiaten(öffnet in neuem Fenster) Mehdi Sahihi(öffnet in neuem Fenster) diesen allgemein ignorierten Teil des Corona-Problems genauer unter die Lupe. „Anhand der Erforschung der grundlegenden physikalisch-chemischen Aspekte der Interaktion zwischen dem SARS-CoV-2-Virus und der Oberfläche hoffen wir herauszufinden, welche Faktoren eine bestimmte Oberfläche anfällig für die Adhäsion des Virus oder im Gegenteil eine Oberfläche viruzid werden lassen“, fügt Sahihi hinzu.
Wechselwirkung Virus-Oberfläche hängt vom Materialtyp ab
Ein auffälliges Merkmal des SARS-CoV-2-Virus sind seine großen stachelartigen Spikes, ein Merkmal, das der Virusfamilie den Namen „Corona“ (dt. Kranz bzw. Krone) eingebracht hat. Diese Spikes sind gleichermaßen für die Infektiosität des Virus verantwortlich. „Da der Spike stark exponiert ist, interagiert er leicht mit der Umgebung, einschließlich der Oberflächenmaterialien, die er berührt“, erklärt Faraudo. Mithilfe von fortgeschrittenen chemischen Berechnungswerkzeugen, Algorithmen, Big Data und Supercomputern wollten die Forschenden vorhersagen, wie das Virus mit gängigen Oberflächenmaterialien wie Metallen und Kunststoffen interagieren würde. Sie fanden heraus, dass die Wechselwirkung des Virus mit einem Oberflächenmaterial sehr spezifisch ausfällt. So beeinträchtigen beispielsweise Metalle die strukturelle Unversehrtheit des Spikes, wobei Gold die größte Verformung verursacht. „Da Metalle das SARS-CoV-2-Virus inaktivieren können, sind sie als gute Kandidaten für die Entwicklung einer neuen Generation von virenabtötenden Materialien zu betrachten“, so Sahihi. Mithilfe von Berechnungsmethoden sagen die Forschenden außerdem voraus, dass der Spike des Virus durch Adsorption an Polystyrol nicht deformiert wird. Er weist jedoch eine starke Haftung auf Polymeren auf. „Das deutet darauf hin, dass sich auf Kunststoffen infektiöse Viruspartikel ansammeln könnten“, sagt Faraudo.
Damit wir besser auf die nächste Pandemie vorbereitet sind
Mit der Zusammenführung von Konzepten und Werkzeugen aus Bereichen wie Chemie, Molekularbiologie, Physik und Materialwissenschaft gelang es dem MAT4COVID-Projektteam, neue Erkenntnisse über einen wesentlichen Aspekt von Viruserkrankungen zu gewinnen. „Die Entschlüsselung der Geheimnisse der Struktur-Wirkungs-Beziehung von viruziden Materialien und Beschichtungen öffnet nicht nur die Tür zur Entwicklung revolutionärer neuer Lösungen, sondern stellt vor allem sicher, dass wir auf zukünftige Pandemien besser vorbereitet sind“, schließt Sahihi. Das Forschungsteam erforscht weiterhin die hinter den Wechselwirkungen zwischen Viren und Materialien verborgenen grundlegenden Konzepte und behält dabei ebenfalls weitere potenzielle biomedizinische Anwendungen im Blick.
