Medyczna plazma gazowa może w krótkim czasie skutecznie unieszkodliwiać adenowirusy. Wynika to z najnowszego badania laboratoryjnego przeprowadzonego przez naukowców z Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie (INP). Kluczowym mechanizmem działania plazmy okazał się selektywny atak na zewnętrzną białkową strukturę wirusa. Jednocześnie analiza molekularna wykazała, że materiał genetyczny wirusa pozostaje w dużej mierze nienaruszony. Uzyskane wyniki pozwalają lepiej zrozumieć mechanizm działania plazmy i stanowią ważną podstawę dla dalszego rozwoju jej zastosowań w higienie medycznej oraz technologii dezynfekcji.
Wyraźna redukcja zakaźności w warunkach laboratoryjnych
Adenowirusy należą do stosunkowo odpornych patogenów wirusowych. Mogą wywoływać m.in. infekcje górnych dróg oddechowych, zapalenia spojówek czy zakażenia przewodu pokarmowego. Jednocześnie charakteryzują się zdolnością długotrwałego przetrwania na powierzchniach środowiskowych, co zwiększa ryzyko transmisji.
W przeprowadzonych eksperymentach badacze zastosowali specjalistyczny strumień plazmy argonowej (argon plasma jet), wykorzystywany również w plazmamedycynie. Analiza wykazała wyraźną zależność między czasem ekspozycji wirusa na działanie plazmy a jego zdolnością do infekowania komórek.
Już po 90 sekundach ekspozycji na plazmę zakaźność adenowirusów w hodowlach komórkowych zmniejszyła się średnio o około 96 procent. Wynik ten wskazuje na bardzo wysoką skuteczność tej technologii w inaktywacji wirusów w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych.
Mechanizm chemiczny zamiast destrukcji fizycznej
Jednym z głównych celów badania było określenie mechanizmu odpowiedzialnego za obserwowaną inaktywację wirusów. Analizy wykazały, że plazma nie niszczy adenowirusów poprzez działanie termiczne ani mechaniczne.
W trakcie generowania plazmy powstają natomiast wysoce reaktywne formy tlenu i azotu (RONS – reactive oxygen and nitrogen species). Cząsteczki te działają jak mikroskopijne czynniki chemiczne, które selektywnie reagują z określonymi strukturami wirusa.
Jak wyjaśnia kierownik badania z INP, prof. dr Sander Bekeschus:
„Plazma nie działa w sposób przypadkowy. Selektywnie modyfikuje określone elementy osłonki wirusa, czyli dokładnie te struktury, które odpowiadają za przyłączanie się wirusa do komórek gospodarza”.
Ukierunkowane uszkodzenie białek kapsydu
Szczegółowe analizy biochemiczne wykazały, że plazma prowadzi do chemicznych modyfikacji określonych białek budujących kapsyd adenowirusa. Struktury te pełnią kluczową rolę zarówno w stabilności cząstki wirusowej, jak i w procesie rozpoznawania oraz wiązania receptorów komórkowych.
Dr Anke Schmidt, pierwsza autorka publikacji, podkreśla:
„Plazma modyfikuje przede wszystkim te białka, które są niezbędne wirusowi do penetracji komórki. Jeżeli wirus traci tę zdolność, nie może już inicjować infekcji”.
Zmiany strukturalne zostały również potwierdzone za pomocą mikroskopii elektronowej. Obserwacje wykazały wyraźne deformacje cząstek wirusowych – adenowirusy zmieniały swój kształt, a ich średnica zmniejszała się średnio o około 16 procent.
Co istotne, badania molekularne wykazały jednocześnie, że genom wirusa pozostawał w dużej mierze nienaruszony. Dodatkowe testy potwierdziły, że obserwowane efekty wynikają z reakcji chemicznych indukowanych przez plazmę, a nie z uszkodzeń mechanicznych.
Podstawa dla przyszłych zastosowań plazmy w medycynie
Przedstawione badanie po raz pierwszy precyzyjnie opisuje miejsca oraz mechanizm oddziaływania medycznej plazmy gazowej na adenowirusy. Uzyskana wiedza może mieć istotne znaczenie dla dalszego rozwoju technologii plazmowych w medycynie i kontroli zakażeń.
Potencjalne zastosowania obejmują m.in.:
- dezynfekcję powierzchni w środowisku szpitalnym
- sterylizację sprzętu medycznego
- opracowanie nowych metod kontroli patogenów wirusowych
Autorzy badania podkreślają jednak, że uzyskane wyniki pochodzą z badań laboratoryjnych. Zanim technologia znajdzie szersze zastosowanie kliniczne, konieczne będą dalsze eksperymenty – w tym badania na modelach biologicznych, takich jak zakażone tkanki płucne lub modele zwierzęce.
Źródło: Small, Cold plasma selectively inactivates adenoviruses by targeting capsid proteins
DOI: https://doi.org/10.1002/smll.202511792
