Zahlavi

Papír vyvinutý chemiky z AV ČR zabíjí bakterie a viry včetně SARS-CoV-2

04. 12. 2020

Dostanou-li se nebezpečné mikroorganismy či viry na povrch speciálního papíru, je po nich do půl hodiny veta. Umožňuje to unikátní komplex kovů, který objevili vědci z Ústavu chemických procesů AV ČR ve spolupráci s průmyslovým sektorem. Technologie již nyní nachází uplatnění při výrobě antibakteriálních bankovek, zabránit šíření nákazy by mohla i ve zdravotnických zařízeních.

Pravidlo tří R už v současnosti zná snad každý: roušky, rozestupy, ruce. Právě důkladné mytí rukou patří k nejjednodušším způsobům, jak minimalizovat možnost nákazy, a to nejen dnes, v době koronavirové. Platilo to vždy. Ne náhodou se přece říká: „Čistota – půl zdraví.“ Vědci však hledají další cesty, jak jít hygieně naproti, a tak se zeptali: „Kde člověk dennodenně přichází do styku s nebezpečnými mikroorganismy?“ Odpověď zní – nepřekvapivě –, na bankovkách.


Na mincích a bankovkách ulpívá velké množství virů a bakterií.

Papírové peníze jdou z ruky do ruky a spolu s nimi se šíří také bakterie. Tyto jednobuněčné organismy na nich podle vědeckých studií mohou přežít i dvacet let a některé člověku nebezpečné kmeny, třeba stafylokok zlatý, jsou velice odolné. Ten je hojný paradoxně i v tak sterilním prostředí, jako je nemocnice, kde se dbá na zvýšenou hygienu a všechny povrchy se pečlivě dezinfikují. Svědčí o tom statistiky nakažených, v nichž se zdravotnická zařízení uvádějí jako primární místo infekce. Viry coby nebuněčné organismy mají na papírech a kartonech kratší životnost, například u nového typu koronaviru, způsobujícího nemoc covid-19 se hovoří o 48 hodinách. 

Síla stříbra a zinku
Výzkumníci z Ústavu chemických procesů AV ČR se už před pěti lety pustili ve spolupráci s papírenskou společností SPM – Security Paper Mill za podpory Technologické agentury ČR do vývoje materiálu s antibakteriální funkcí. „Stála za tím poptávka ze zemí třetího světa, které chtěly zamezit šíření nákaz prostřednictvím peněz, jízdenek a podobně. Během tří let jsme vyvinuli antibakteriální papír, jehož součástí jsou speciální nanostrukturní komplexy zinku a stříbra,“ vzpomíná na začátky výzkumu Jiří Sobek z oddělení environmentálního inženýrství v Ústavu chemických procesů AV ČR. Pandemie koronaviru, která vypukla na začátku roku 2020, zájem trhu akcelerovala a přidala další požadavek – papír má být nyní účinný nejen proti bakteriím, ale ničit může i viry, konkrétně SARS-CoV-2.

„Náš společný aplikovaný výzkum umožní papírně vyrábět inovativní výrobky. Je to příklad efektivní spolupráce vědecké a průmyslové sféry,“ zdůrazňuje ředitel Ústavu chemických procesů AV ČR Miroslav Punčochář.


Výroba papíru v štětské firmě SPM – Security Paper Mill

Výsledkem intenzivní práce badatelů z AV ČR i technologů ze severočeské firmy je papír obsahující plnivo, jež dokáže během půl hodiny zlikvidovat všechny koronaviry, bakterie a kvasinky na jeho povrchu. Tomu, co přesně zapříčiňuje smrt mikroorganismů, vědci ještě nepřišli na kloub, roli ale hrají komplikované enzymatické procesy, při nichž iont zinku nebo stříbra zpomalí aktivitu viru či bakterie, a tím je odsoudí k zániku. Kouzlo spočívá ve správném koktejlu zinečnatých nebo stříbrných solí – ne všechny kombinace totiž mají správné účinky. Čeští chemici, zdá se, objevili ideální recepturu – a hodlají ji ještě vylepšit. „Míříme k tomu, aby se sto procent viru deaktivovalo už za deset minut,“ říká Jiří Sobek.

Unikátní postup
Ve světě nemají srovnatelnou konkurenci. Výzkumníci ze Slovinska sice přišli s virucidním postřikem papíru, jejich technologie má ale řadu nevýhod: jednak se neprokázala její schopnost rychle ničit viry, navíc postřik neumožňuje probarvování papíru ani kvalitnější tisk. Především ale není kompatibilní s bezpečnostními prvky používanými na bankovkách, ceninách nebo šecích, což byl jeden z hlavních požadavků českého týmu.

Jak jeho šéf dodává, aktivní látky v několika fázích výroby přimíchávají přímo k pomleté celulóze, čímž docílí rovnoměrného rozmístění plniva v celé hmotě papíru. „To znamená, že i u bankovek při všelijakém ohýbání, mačkání nebo odírání v peněžence se možná vydrolí horní vrstvy papíru, ale bakterie a viry narazí na další vrstvy, kde je to plnivo aktivní.“


Jiří Sobek z Ústavu chemických procesů AV ČR

Vedle finančního sektoru by anticovidový papír mohl najít využití ve zdravotnických zařízeních, která se starají o infekční pacienty, ale také ve veřejné správě – v úřadech policie či vojska k archivaci dokumentů. Dlouhodobé testy totiž prokázaly, že zinek a stříbro účinkují i po delším časovém úseku a současně nijak neovlivňují barevnou kvalitu papíru ani tisku. 

Poptávka je vysoká
Nabízí se otázka, zda by technologie nebyla vhodnou volbou i pro potravinářský průmysl, kde by mohla suplovat například stávající papírové sáčky na pečivo či jiné obalové materiály. „Možné by to jistě bylo – komplexy, které jsme vyvinuli, jsou zcela zdravotně nezávadné a bezpečné. Jsou nerozpustné, takže by se do potravin nevylučovaly. K použití v potravinářském průmyslu je ovšem potřeba další testování, schválení od příslušných úřadů – a to zatím nebylo naší prioritou,“ říká Jiří Sobek.

Účinnost anticovidového papíru v tuto chvíli ověřují německé laboratoře, čímž technologie získá cenný nezávislý posudek. Už nyní štětská papírna registruje poptávky z Ruska, Německa nebo Číny a počítá s výrobou okolo dvaceti až padesáti tisíc tun speciálního papíru ročně. A několik desítek tun hygienického papíru bez anticovid funkce, zato likvidujícího bakterie na jízdenkách a dalších ceninách je v oběhu už na africkém kontinentu.


Plnivo s nanostrukturními komplexy kovů má podobu prášku, zde snímek komplexů z elektronového mikroskopu.

Další informace najdete v tiskové zprávě.

Připravila: Jana Bečvářová, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR
Foto: Shutterstock, archiv SPM – Security Paper Mill, archiv Jiřího Sobka

Biologie a lékařské vědy

Vědecká pracoviště

Cílem výzkumu je poznávání procesů v živých organismech, a to na úrovni molekul, buněk i organismů. Biofyzikální výzkum se zabývá studiem vztahu DNA – protein a vlivu faktorů životního prostředí na organismy. V oblasti molekulární genetiky a buněčné biologie jsou studovány zejména signální cesty pro spouštění reakcí a odezvy cílových genů na tyto signály; zvláštní pozornost je věnována studiu buněčných mechanismů imunitních odpovědí. Sledovány jsou rovněž genomy mikroorganismů a procesy směřující k moderním technologiím přípravy látek s definovanými biologickými účinky. V oblasti fyziologie a patofyziologie savců a člověka je výzkum zaměřen na kardiovaskulární fyziologii, neurovědy, fyziologii reprodukce a embryologii s cílem vytvořit teoretické základy preventivní medicíny. V oblasti experimentální botaniky se výzkum věnuje genetice, fyziologii a patofyziologii rostlin a moderní rostlinné biotechnologii. Sekce zahrnuje 8 vědeckých ústavů s přibližně 1930 zaměstnanci, z nichž je asi 690 vědeckých pracovníků s vysokoškolským vzděláním.

Všechny výzkumné sekce