Miks seep on parem, kui miski muu!

Võibolla juhtus silma New York Times artikkel kahest vennast, kes tabasid ära selle hetke,  et varsti algab ostubuum ja ostsid kokku 17 700  pudelit desinfitseerimisvahendit. Kuna amazon ja e-bay aga karmistasid reegleid siis nüüd ei ole neil kuskil oma asju kallimalt müüa... :) 
Pärast tohutut pahameeletormi algatas prokurör (attorney general) Herbert H. Slatery nende suhtes uurimise. Peale seda annetasid vennad on pesuvahendi kogu kirikule mahamüümiseks.

Kuid  tegelikult ei ole ka mingit vajadust kallite ja eriliste asjade järele.

Ennem, kui jooksed poodi arutult kahmama või enne, kui hakkad nutma, et oled ilma jäänud desifintseerimisvahenditest loe seebi spetsialisti selgitusi :)...

Seepi on poes piisavalt ja ei ole vaja hakata kallimalt ostma kokku seda, mis tegelikult ei ole parem abimees.

Professor Palli Thordarson, Islandilt pärit keemik, lähemalt saad temast lugeda siit http://www.chemistry.unsw.edu.au/staff/pall-thordarson

Thordarson kirjutab arusaadavalt ja ülevaatlikult sellest, miks seep on parim kõigest:

I. osa - Miks seep töötab nii hästi koroonaviiruse SARS-CoV-2  ja tõepoolest ka enamiku teiste viiruste suhtes? Kahes osas  seebi, viiruste ja ülimolekulaarse keemia kohta #COVID19

Seep lahustab rasvamembraani ja viirus laguneb nagu kaardimaja ja "sureb". Tegelikult  peaksime ütlema, et see muutub passiivseks, kuna viirused pole tegelikult elusad. Viirused võivad olla kehaväliselt aktiivsed tundideks, isegi päevadeks.

Alkoholi (ja seepi) sisaldavatel desinfektsioonivahenditel ehk vedelikel, salvrätikutel, geelidel ja kreemidel on sarnane toime, kuid need pole tegelikult nii head kui tavaline seep. Peale alkoholi ja seebi ei mõjuta neis toodetes olevad antibakteriaalsed ained üldse viiruse struktuuri.

Järelikult on paljud antibakteriaalsed tooted viiruste suhtes põhimõtteliselt lihtsalt kallis seebi versioon. Parim on seep, kuid alkoholipuhastuslapid on head siis, kui seep pole otstarbekas või käepärane (nt kontoris vastuvõtulaud).

Kuid miks on seep nii hea? Selle selgitamiseks viin teid väikesele teekonnale läbi supramolekulaarse keemia, nanoteaduse ja viroloogia. Püüan seda võimalikult lihtsamate sõnadega selgitada, mis tähendab, et mõned keemia erialaterminid jäävad välja.

Juhin tähelepanu sellele, et kuigi olen supramolekulaarkeemia ja nanoosakeste ekspert, ei ole ma viroloog. Pilt esimese säutsuga  on pärit suurepärasest postitusest viroloogiainfoga:

SARS-CoV-2 ja õppetunnid, mida meil tuleb sellest õppida.

Praegu kajastab meedia SARS-CoV-2 lakkamatult hinge kinni pidades - millegipärast jäävad selle arutelu põhipunktid kahe silma vahele. Kui vaatate seda pandeemiat ja arvate, et…

https://medium.com/@edwardnirenberg/sars-cov-2-and-the-lessons-we-have-to-learn-from-it-e2017fd5d3c

Mind on viirused alati paelunud, kuna näen neid ühe silmapaistvama näitena, kuidas supramolekulaarkeemia ja nanoteadused võivad üksteises sulanduda. Enamik viirusi koosneb kolmest võtmeelemendist: RNA, valgud ja lipiidid.

RNA on viiruse geneetiline materjal - see on väga sarnane DNA-ga. Valkudel on mitu rolli, sealhulgas tungimine sihtrakku, abistab viiruse replikatsioonis ja on põhimõtteliselt võtmeelement (näiteks maja tellis) kogu viiruse struktuuris.

Seejärel moodustavad lipiidid (rasvad) viiruse ümbrise nii kaitseks kui ka selle leviku ja rakulise sissetungi hõlbustamiseks. RNA, valgud ja lipiidid kogunevad ise viiruse moodustamiseks. Samas ei ole tugevaid „kovalentseid“ sidemeid, mis neid kõiki koos hoiaks.

Selle asemel põhineb viiruse isesekoostumine nõrkadel mittekovalentsetel interaktsioonidel valkude, RNA ja lipiidide vahel. Need toimivad koos nagu takjapael, nii et isekoostunud viirusosakesi on väga raske lahti harutada. Sellegipoolest saame seda teha (nt seebi abil!).

Enamik viirusi, sealhulgas koroonaviirus, on suurusjärgus 50-200 nanomeetrit - seega on need tõeliselt nanoosakesed. Nanoosakeste interaktsioonid pinnal, millel nad asuvad, on keerulised. Sama viirustega. Nahk, teras, puit, kangas, värv ja portselan on väga erinevad pinnad.

Kui viirus tungib rakku, "kaaperdab" RNA rakumehhanismi nagu arvutiviirus (!) Ja sunnib rakku tegema palju värskeid koopiaid omaenda RNA-st ja erinevatest valkudest, mis viiruse moodustavad.

Need uued RNA ja valgu molekulid komplekteeruvad ise lipiididega (tavaliselt rakus hõlpsasti esinevad), moodustades viiruse uued koopiad. See tähendab, et viirus ise ei tee endast fotokoopiaid, see teeb koopiad ehitusplokkidest, mis seejärel ise uuteks viirusteks kogunevad!

Kõik need uued viirused koormavad  lõpuks raku üle ja see sureb/plahvatab, vabastades viirused, mis seejärel nakatavad rohkem rakke. Kopsudes satuvad mõned neist viirustest hingamisteedesse ja neid ümbritsevatele limaskestadele.

Köha või eriti aevastamise ajal võivad pisikesed tilgad hingamisteedest lennata kuni 10 meetrit (30 jalga)! Arvatakse, et suuremad on peamised koroonaviiruse kandjad ja nad võivad minna vähemalt 2 m (7 jalga). Seega - katke oma köha ja aevastused inimeste eest!

Need pisikesed tilgad jõuavad mingitele pindadele ja kuivavad sageli kiiresti. Kuid viirused on endiselt aktiivsed! Järgmisena juhtub kogu see supramolekulaarkeemia ja see, kuidas iskoostunud nanoosakesed (nagu viirused) oma keskkonnaga reageerivad!

Nüüd on aeg tutvustada võimsat supramolekulaarkeemia kontseptsiooni, mis ütleb: sarnased molekulid näitavad tugevamat vastastikkust mõju, kui erinevad molekulid. Puit, kangas ning nahk kontakteerub  viirustega üsna hästi.

Sellele vastanduvad teras, portselan ja vähemalt mõned plastid, nt. teflon. Samuti on oluline pinna struktuur - mida lamedam on pind, seda vähem viirus pinnale kleepub. Karedamad pinnad võivad viiruse tegelikult tükkideks rebida.

Miks on pinnad erinevad? Viirust hoiab koos vesiniksidemete (nagu näiteks vees leiduvate) ja hüdrofiilsete või “rasvasarnaste“ koosmõjude kombinatsioon. Näiteks kiudude või puidu pind võib moodustada viirusega palju vesiniksidemeid.

Seevastu teras, portselan või teflon ei moodusta viirusega palju vesiniksidemeid. Seega pole viirus nendele pindadega tugevalt seotud. Viirus on sellel pinnal üsna stabiilne, kuigi see ei püsi kangas või puidus kaua aktiivsena.

Kui kaua viirus aktiivsena püsib? See sõltub. Arvatakse, et SARS-CoV-2 koronaviirus püsib soodsatel pindadel aktiivne tundide kaupa, võimaluse korral päeva (selle kohta on ka uus uuring: mis toob ära viiruse eluea erinevatel pindadel). Niiskus (“lahustub”), päikesevalgus (ultraviolettvalgus) ja kuumus (molekulaarsed liikumised) muudavad viiruse vähem stabiilseks.

Nahk on ideaalne pind viiruse jaoks! See on “orgaaniline” ning pinnal olevate surnud rakkude valgud ja rasvhapped interakteeruvad viirusega nii vesiniksidemete kui ka “rasvasarnase” hüdrofiilse interaktsiooni kaudu.

Nii et kui puudutate terase pinda, millel on viiruseosakesed, kleepub see nahale ja läheb seetõttu teie käte peale. Kuid te pole (veel) nakatunud. Kui te siiski oma nägu puudutate, võib viirus levida teie kätelt ja näole.

Ja nüüd on viirus ohtlikult hingamisteede ja lima tüüpi membraanide lähedal suus ja silmades. Nii et viirus pääseb sisse… ja voila! Olete nakatunud (st kui teie immuunsüsteem viirust ei tapa).

Kui viirus on teie kätel, saate seda edasi anda, raputades kellegi teise kätt. Suudlused, noh, see on üsna ilmne ... On ütlematagi selge, et kui keegi aevastab otse su näo ees, oled sa kaetud.

2. osa  

Niisiis, kui tihti te oma nägu puudutate? Selgub, et enamik inimesi puudutab nägu iga 2–5 minuti tagant! Jah, nii et kui olete viiruse kätte saanud, on suur oht, kui te ei saa aktiivset viirust maha pesta.

Proovime siis puhta veega puhtaks pesta. See võib lihtsalt töötada. Kuid vesi "ainult" konkureerib tugevate "liimitaoliste" interaktsioonidega naha ja viiruse vahel (vesiniksidemete kaudu). Viirus on üsna kleepuv ja ei pruugi liikumist toimuda. Veest ei piisa.

Seebivesi on täiesti erinev. Seep sisaldab rasvalaadseid aineid, mida tuntakse kui amfifiile, mis on struktuurilt väga sarnased viiruse membraani lipiididega. Seebi molekulid “konkureerivad” viiruse membraani lipiididega.

Seebi molekulid konkureerivad ka paljude teiste mittekovalentsete sidemetega, mis aitavad valkudel, RNA-l ja lipiididel omavahel kleepuda. Seep lahustab tõhusalt viirust koos hoidva liimi. Lisage sellele kogu vesi.

Seep kahandab ka viiruse ja naha pinna vahelist koostoimet. Varsti eralduvad viirused ja kukuvad seebi ja vee koosmõjul osaks nagu kaardimaja. Viirus on kadunud!

Nahk on üsna kare ja kortsuline, mistõttu vajate üsna palju hõõrumist ja leotamist, et seep jõuaks naha pinnal iga  peidikuni, mis võib aktiivseid viirusi varjata.

Alkoholipõhised tooted, mis sisaldavad kõiki “desinfitseerivaid” ja “antibakteriaalseid” tooteid, sisaldavad kõrge alkoholisisaldusega lahust, tavaliselt 60–80% etanooli, mõnikord natuke isopropanooli ja seejärel vett + natuke seepi.

Etanool ja muud alkoholid ei moodusta mitte ainult viiruse materjaliga hõlpsalt vesiniksidemeid, vaid on lahustina lipofiilsemad kui vesi. Seetõttu lahustab alkohol ka lipiidmembraani ja häirib viiruse muid supramolekulaarseid interaktsioone.

Kuid viiruse kiireks lahustumiseks on vaja üsna suurt alkoholi kontsentratsiooni (võib-olla + 60%). Viin või viski (tavaliselt 40% etanool) ei lahusta viirust nii kiiresti. Üldiselt pole alkohol selle ülesande täitmisel nii hea kui seep.

Peaaegu kõik antibakteriaalsed tooted sisaldavad alkoholi ja natuke seepi ning see aitab viirusi tappa. Kuid mõned sisaldavad ka aktiivseid baktereid tapvaid aineid, nagu triklosaan. Need aga ei tee viirusele põhimõtteliselt midagi!

Kokkuvõtteks võib öelda, et viirused on peaaegu nagu väikesed rasva-nanoosakesed. Nad võivad pindadel mitu tundi aktiivsena püsida ja neid siis puudutusega endale saada. Seejärel satuvad nad meile näkku ja nakatavad meid, sest enamik meist puudutab nägu üsna sageli.

Vesi ei ole ainuüksi viiruse pesemisel meie käest eriti tõhus. Alkoholipõhised tooted töötavad paremini. Kuid miski ei võta seepi - viirus eraldub nahalt ja seebivees laguneb väga kergesti.

Siin see on - supramolekulaarkeemia ja nanoteadused räägivad meile palju mitte ainult sellest, kuidas viirus ise funktsionaalseks aktiivseks ähvarduseks sai, vaid ka sellest, kuidas suudame viirusi võita nii lihtsa asja nagu seebi abil.

Tänan, et lugesite minu esimest sellekohast postitust. Vabandage kõigi ülaltoodud vigade pärast. Võib-olla on mul siin mõned viroloogia üksikasjad valed, kuna ma pole viroloog erinevalt @MackayIM, kelle suur fänn ma olen! Kuid ma loodan, et see inspireerib teid mitte ainult seepi kasutama, vaid ka keemiat uurima.