Studie der Universit?t Paderborn erforscht ?bertragungsmechanismen
Die anhaltende COVID-19-Pandemie stellt weltweit eine Bedrohung für die Gesundheit von Millionen von Menschen dar. Atemwegsviren, zu denen der Erreger SARS-CoV-2 z?hlt, k?nnen sowohl über die Luft als auch durch den Kontakt mit kontaminierten Gegenst?nden übertragen werden. Wissenschaftler vom Lehrstuhl für Technische und Makromolekulare Chemie der Universit?t Paderborn haben deshalb untersucht, was die Anhaftung von Viren an Oberfl?chen begünstigt. Dafür erforschten sie die Proteine der Virushülle. Die Ergebnisse k?nnten einen wichtigen Beitrag zur Bek?mpfung von COVID-19 leisten und wurden jetzt in der Fachzeitschrift ?Advanced NanoBiomed Research“, einem Journal aus der ?Advanced Science“-Reihe, ver?ffentlicht.
?Es ist allgemein bekannt, dass Coronaviren in erster Linie über die Luft übertragen werden. Mehrere Studien haben inzwischen aber auch die ?bertragung durch kontaminierte Oberfl?chen als wichtigen Faktor identifiziert. Es gibt zunehmend Hinweise darauf, dass sie eine Schlüsselrolle bei der Verbreitung von Virusinfektionen spielen k?nnen. Bislang ist jedoch wenig über die physikalisch-chemischen Mechanismen der Wechselwirkungen bekannt und darüber, wie diese Interaktionen die Lebensf?higkeit und Infektiosit?t der Viren beeinflussen“, erkl?rt Physiker Dr. Adrian Keller, der an der Universit?t Paderborn die Arbeitsgruppe ?Nanobiomaterials“ leitet. Entsprechende Kenntnisse sind laut Keller nicht nur im Hinblick auf die Entwicklung antiviraler Beschichtungen wichtig, sondern auch für die Anpassung von Sterilisations- und Desinfektionsprotokollen, wenn es beispielsweise zu Engp?ssen bei Schutzkleidung und Desinfektionsmitteln kommt.
Mithilfe der Hochgeschwindigkeits-Rasterkraftmikroskopie k?nnen die Forscher die sogenannte Adsorptions-, Diffusions- und Interaktionsdynamik – im Grunde das Bewegungsverhalten – verschiedener Biomoleküle visualisieren. ?Konkret geht es um die Adsorption von Viruspartikeln auf abiotischen, also nicht lebendigen Oberfl?chen. Dabei spielt eine besondere SARS-CoV-2-Proteinuntereinheit eine wichtige Rolle. 365体育_足球比分网￥投注直播官网 stellt den ?u?ersten Punkt der charakteristischen Stachelhülle des Erregers dar, man spricht hier auch von Spikes“, erkl?rt Keller.
Bei den Oberfl?chen in den Experimenten handelte es sich um Oxid-Einkristalle, die unterschiedliche Keimtr?ger imitieren sollten und in Kontakt mit proteinhaltigen Elektrolyten gebracht wurden. Letztere ?hnelten in ihren Eigenschaften menschlichen Schleimhautsekreten. Keller: ?Die Elektrolyte dienten dabei als Tr?gerflüssigkeit für die isolierten Proteine. Ihre Salzkonzentrationen und pH-Werte wurden so eingestellt, dass sie denen von Speichel oder Schleim ?hnelten. Die Adsorption der Proteine an den Oberfl?chen findet aus diesen Medien heraus statt und soll die Situation simulieren, wenn abgehustete virenbeladene Tr?pfchen auf Oberfl?chen landen.“
Eines der zentralen Ergebnisse: Die Adsorption des Spike-Proteins an den Oxidoberfl?chen wird durch elektrostatische Wechselwirkungen gesteuert. Dazu Keller: ?Dies führt unter anderem dazu, dass das Spike-Protein auf Aluminiumoxid weniger stark adsorbiert als auf Titanoxid. Unter gleichen Bedingungen und Inkubationszeiten weist die Titanoxidoberfl?che also mehr Proteine auf als die Aluminiumoxidoberfl?che. Elektrostatische Wechselwirkungen lassen sich allerdings relativ einfach unterdrücken, z. B. in konzentrierten Salzl?sungen. Wir gehen davon aus, dass diese Korrelationen zwischen der Oberfl?che und dem Spike-Protein auch bei der initialen Anhaftung kompletter SARS-CoV-2-Viruspartikel an den Oberfl?chen eine wichtige Rolle spielen. Nach diesem ersten Kontakt k?nnten jedoch weitere Prozesse, die durch andere Proteine vermittelt werden, an Bedeutung gewinnen.“
Laut Keller bedarf es allerdings noch weiterer Studien: ?Um die Hierarchie der beteiligten Wechselwirkungen vollst?ndig aufzukl?ren, sind Untersuchungen auf molekularer Ebene unter Verwendung verschiedener isolierter Hüllkomponenten sowie kompletter SARS-CoV-2-Viruspartikel notwendig“.
Zur Publikation: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anbr.202000024
Nina Reckendorf, Stabsstelle Presse, Kommunikation und Marketing
