LU Cietvielu fizikas institūts kopā ar Rīgas Tehnisko universitāti (RTU), Rēzeknes Tehnoloģiju akadēmiju (RTA), Latvijas Universitāti (LU), Elektronikas un datorzinātņu institūtu (EDI), Latvijas Organiskās sintēzes institūtu (OSI), Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centru (BMC), Rīgas Stradiņa universitāti (RSU) un Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūtu (LVKĶI) piedalās valsts pētījumu programmas (VPP) “Covid-19 seku mazināšanai” projekta “Drošu tehnoloģiju integrācija aizsardzībai pret Covid-19 veselības aprūpes un augsta riska zonās” realizēšanā.
Projekta vispārējais mērķis ir nodrošināt medicīnas iestādes ar aktuālo informāciju un tehnoloģijām, kuras palīdzētu samazināt infekcijas izplatības riskus un samazināt medicīniskā personāla slodzi. Projekta ietvaros LU CFI veic jaunu antimikrobiālu pārklājumu izgatavošanu un fizikālo īpašību pētījumus.
SARS-CoV-2 vīrusa pandēmija un tās izraisītās sekas kārtējo reizi stimulē zinātni pētīt iespējamos pretlīdzekļus. Mūsdienās eksistē vairāki antimikrobiālie līdzekļi, kuri balstās uz dažādu veidu iedarbības pamatprincipiem un mehānismiem. Galvenokārt vides dezinfekcijai un sterilizācijai tiek izmantoti ķīmiskās rūpniecības produkti, piemēram, hipohlorīta, peroksīda vai balinātāja šķīdumi. Neraugoties uz to efektivitāti un praktiskā pielietojuma praksi, tiem arī ir nozīmīgi trūkumi. Tie bieži ir toksiski pašam lietotājam un to lietošanas process pieprasa papildus aizsardzības pasākumus, tie tiek pastāvīgi patērēti, kas rada nepieciešamību pēc nepārtrauktas liela apjoma ražošanas un tas savukārt bieži rada vides piesārņojuma riskus. Rezultātā tiek neefektīvi patērēts liels resursu apjoms.
Vēl viena stratēģija ir virsmu pārklāšana ar materiāliem, kas vai nu novērš patogēnu pieķeršanos, vai arī nogalina tos saskarē. Parasti šādas virsmas sauc par antibakteriālām virsmām, bet lielākā daļa no tām ir aktīvas arī pret vīrusiem un citiem patogēniem. Mūsdienās šādu aizsargājošu antibakteriālu pārklājumu ieviešana tomēr ir ierobežota. Iemesli tam ir izmaksas, jautājumi par to ilgtermiņa efektivitāti un fakts, ka šie produkti ir diezgan jauni un nav plaši pazīstami lietotājiem. Pētot antimikrobiālo pārklājumu pielietošanas un modernizēšanas iespējas un izstrādājot jaunu ķīmisko sastāvu, kā arī pielāgojot to ražošanai, izmantojot efektīvāko metodoloģiju un kopumā samazinot pārklājuma ražošanas izmaksas, ir iespējams samazināt nepieciešamību pēc izlietojamām ķīmiskām biocīdām vielām. Antimikrobiālie pārklājumi, uzklāti uz dažādām kontaktvirsmām, ilgi saglabā savu efektivitāti un tiešā vaidā iedarbojas uz mikroorganismu RNS vai DNS struktūrām tās neitralizējot vai mehāniski bojājot to membrānas, kā arī, atkarībā no konkrēta pārklājuma fizikāli-ķīmiskajām īpašībām, samazina baktēriju iespējas pieķerties virsmai un veidot bioplēves.
Pētījumā iesaistītas daudzdisciplīnu zinātnieku grupas, kuru kompetenču jomas ir antibakteriāla katalītiskā materiāla sintēzes (RTU Funkcionālo materiālu un tehnoloģiju laboratorija) un nogulsnēšanas (LU CFI), kā arī organiskās ķīmijas (OSI, LU) pētījumi. Projekta ietvaros LU CFI tiek pētīta dažādu veidu metāla oksīdu plāno pārklājumu ietekme uz vīrusiem un baktērijām, kā arī pētītas šo pārklājumu ķīmiskās un mehāniskās izturības uzlabošanas iespējas. Šie pārklājumi ir uzklāti uz dažādām virsmām – uz PET plēves, stikla un tekstila. Pārklājumu biezums ir robežās no 10 līdz 300 nanometri. Uz vara un metāla oksīda bāzes izgatavotajiem pārklājumiem ir potenciāls nodrošināt antimikrobiālu efektu uz virsmām plaša spektra biomedicīnas vajadzībām. Antibakteriālās aktivitātes eksperimenti, kas veikti ar dažādiem mikroorganismiem, skaidri parāda plāno plēvju efektivitāti pret baktēriju augšanu. Tiek novērota pretmikrobu aktivitātes palielināšanās, kombinējot vara un volframa oksīda darbību uz baktērijām.
Pārklājumu iegūšanai tiek izmantota magnetronā izsmidzināšanas tehnoloģija. Magnetronā izsmidzināšana ir izvēlēta par uzklāšanas metodi, jo to var mērogot līdz lielu platību pamatnēm kopā ar lielu uzklāšanas ātrumu, kas ir ļoti svarīgi liela apjoma ražošanai. Procesa parametru variēšana sniedz iespēju iegūt pārklājumus ar dažādām fizikāli-ķīmiskajā īpašībām, dažādās vielu proporcijās. Izgatavoto pārklājumu redzamās gaismas caurlaidība sniedz iespēju tos izmantot aizsargekrānos, aizsargstiklos un, iespējams, arī citās kontaktvirsmās.
Lai ierobežotu SARS-CoV-2 vīrusa izraisīto Covid-19 slimību un mazinātu tās sekas Latvijā, šā gada 30. aprīlī valdība apstiprināja Izglītības un zinātnes ministrijas ierosinājumu no valsts budžeta programmas “Līdzekļi neparedzētiem gadījumiem” piešķirt finansējumu piecu miljonu eiro apmērā valsts pētījumu programmas “Covid-19 seku mazināšanai” īstenošanai 2020. gadā.
Valsts pētījumu programmu “Covid-19 seku mazināšanai” Izglītības un zinātnes ministrija un Veselības ministrija izstrādāja sadarbībā ar stratēģiskās vadības padomi, piedaloties pārstāvjiem no Aizsardzības ministrijas, Ekonomikas ministrijas, Labklājības ministrijas, Vides aizsardzības un reģionālas attīstības ministrijas, Slimību profilakses un kontroles centra, Valsts kancelejas, Latvijas Zinātņu akadēmijas, Latvijas Jauno zinātnieku apvienības, Latvijas Darba devēju konfederācijas, Eiropas Bioinformātikas institūta (EBI).
LTV1 Rīta Panorāmas sižets par antibakteriālu caurspīdīgo pārklājumu
