Perché il sapone funziona così bene sul Coronavirus?

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Perché il sapone funziona così bene sul Coronavirus?

Autore di questo articolo è il Prof. Ian M. Mackay, Dottore in Virologia e scienziato, Professore Associato presso l’Università del Queensland, Brisbane, Australia, uno dei principali Istituti di ricerca e insegnamento dell’Australia. Il titolo originale dell’articolo è: “Why does soap work so well on SARS-CoV-2”.
L’Articolo originale, in lingua inglese, è pubblicato fra i post per gli ospiti del Prof. Palli Thordarson, Professore presso la School of Chemistry, University of New South Wales, Sidney, Australia.
Piero Sandroni ringrazia l’Amico Professor Ian M. Mackay per avergli consentito di tradurre e pubblicare questo articolo.   

(Tradotto e pubblicato il 07/06/2020)

 

Perché è una nanoparticella autoassemblata in cui l’anello più debole è il doppio strato lipidico (grasso).

L’immagine è tratta da Fields Virology (6th Edition), dal blog di Edward Nirenberg, SARS-CoV-2 and the lessons we have to learn from it.

Il sapone dissolve la membrana grassa e il virus cade a pezzi come un castello di carte e “muore”, o meglio, dovremmo dire che diventa inattivo poiché i virus non sono realmente vivi. I virus possono essere attivi al di fuori del corpo per ore, persino per giorni.

Disinfettanti o liquidi, salviette, gel e creme contenenti alcol (e sapone) hanno effetti simili, ma non sono così efficaci come il normale sapone. A parte l’alcool e il sapone, gli “agenti antibatterici” di questi prodotti non influenzano molto la struttura del virus. Di conseguenza, molti prodotti antibatterici sono di fatto solo una versione costosa del sapone in termini di azione sui virus. Il sapone è il meglio, ma le salviette imbevute di alcol sono utili nelle situazioni in cui il sapone non è pratico o comodo (es.: reception, uffici, ecc.).

Ma perché esattamente il sapone è così buono? Per spiegarlo, ti accompagnerò in un breve viaggio attraverso la chimica supramolecolare (è una branca interdisciplinare essenzialmente focalizzata su sistemi costituiti da più molecole interagenti tra loro, NdT), le nanoscienze e virologia. Cercherò di spiegare il più possibile in termini generici, il che significa escludere i termini “specialistici” della chimica. Il post è piuttosto lungo, ma speriamo che ti piaccia.

Sottolineo che mentre sono esperto in chimica supramolecolare e nell’assemblaggio di nanoparticelle, non sono un virologo (riferito all’Autore Ian M Mackay, NdT). 
La prima immagine proviene da un eccellente post, denso di buone informazioni virologiche (in lingua inglese) consultabile qui.

Sono sempre stato affascinato dai virus poiché li vedo come uno degli esempi più spettacolari di come la chimica supramolecolare e le nanoscienze possano convergere.

Un poco sui virus

La maggior parte dei virus è costituita da tre elementi chiave: RNA (ci sono anche virus di DNA), proteine ​​e lipidi.
L’RNA è il materiale genetico virale: è molto simile al DNA. Le proteine ​​hanno diversi ruoli tra cui la perforazione della cellula bersaglio, l’assistenza nella replicazione del virus e fondamentalmente quello di essere elemento chiave (come un mattone in una casa) dell’intera struttura virale.

I lipidi formano quindi un rivestimento del virus, sia per proteggere che per favorire la sua diffusione e invasione cellulare. L’RNA, le proteine ​​e i lipidi si autoassemblano per formare il virus. Non ci sono forti legami “covalenti” che tengono insieme queste componenti.

L’autoassemblaggio virale si basa su interazioni deboli di tipo “non covalente”, tra proteine, RNA e lipidi. Queste parti sembrano unite come un velcro, quindi è molto difficile rompere una particella virale “autoassemblata”. Tuttavia, noi possiamo farlo (p.e. proprio con il sapone!).

La maggior parte dei virus, incluso il Coronavirus, è compresa tra 50-200 nanometri, quindi si tratta effettivamente di “nanoparticelle”.
Le nanoparticelle hanno interazioni complesse con le superfici su cui si trovano. Lo stesso vale per i virus. Pelle, acciaio, legno, tessuto, vernice e porcellana sono superfici molto diverse.

Quando un virus invade una cellula, l’RNA del virus effettua una sorta di “dirottamento” della macchina cellulare, esattamente come un virus informatico nel computer (!).  E obbliga la cellula a dare origine a molte nuove copie del proprio RNA e delle proteine ​​che compongono il virus.

Queste nuove molecole di RNA e di proteine si “autoassemblano” con i lipidi (di solito presenti nella cellula) per formare nuove copie del virus.  Il virus non si fotocopia da solo, ma crea copie dei blocchi che si auto-assemblano in nuovi virus. Tutti questi nuovi virus alla fine “sopraffanno” la cellula, la quale muore (esplode), rilasciando molti virus che procedono a infettare molte altre  cellule. Nei polmoni, alcuni virus p.e. di Sars-CoV-2 finiscono nelle vie aeree e nelle mucose circostanti.

 

Virus propagati e superfici colpite

Quando tossisci, o specialmente quando starnutisci, piccole goccioline (droplets) possono volare dalle tue vie aeree fino a 10 metri di distanza! Si pensa che i dropltes più grossi siano i principali trasportatori di Coronavirus e possano arrivare ad almeno 2 metri.
Queste goccioline finiscono sulle superfici e spesso essiccano rapidamente. Ma i virus sono ancora attivi! 
Quel che accade da questo momento in poi è tutto fondato sulla chimica supramolecolare e su come nanoparticelle autoassemblate (come i virus) interagiscono con il loro ambiente circostante.

Un concetto fondamentale della chimica supramolecolare indica che molecole simili interagiscono fra loro maggiormente di molecole diverse.
Ne consegue che legno, tessuto, e soprattutto la nostra pelle, interagiscono piuttosto fortemente con i virus.
Al contrario, abbiamo interazioni deboli del virus con acciaio, porcellana, alcuni tipi di plastica, Teflon®.
Anche la struttura della superficie è importante: più è piatta, meno si “attacca” il virus. 

Le superfici ruvide ospitano/trattengono meglio il virus.

Come si comportano con il virus le diverse superfici?
Il virus è tenuto insieme da legami idrogeno (come quelli dell’acqua) e altri legami che chiamiamo interazioni idrofile o “grasso-simili”.
La superficie delle fibre tessili (o del legno) può formare molti legami idrogeno con il virus.
Acciaio, porcellana, Teflon® non formano legami idrogeno con il virus.
Quindi il virus non si lega fortemente a queste superfici.
Ne consegue che su acciaio, porcellana, Teflon® il virus risulta abbastanza stabile nel tempo, mentre non rimane attivo a lungo su tessuto, legno, pelle: cioè sui materiali con cui vi è maggiore interazione.

Per quanto tempo il virus rimane attivo? 
Dipende. Si ritiene che il coronavirus SARS-CoV-2 rimanga attivo su superfici favorevoli (acciaio, porcellana, Teflon®) per molte ore, forse uno-due giorni.
L’umidità, la luce solare (raggi UV in particolare) e il calore (agitazione molecolare) rendono il virus meno stabile.

 

Quando la superficie è la tua pelle

La pelle è una superficie ideale per un virus. La pelle è “organica” e proteine ​​e acidi grassi delle cellule morte sulla sua superficie interagiscono con il virus attraverso legami idrogeno ed interazioni idrofiliche “grasso-simili”.

Quindi, quando tocchi una superficie di acciaio sulla quale si è depositata una particella di virus, la particella si attaccherà alla tua pelle, trasferendosi così sulle tue mani. Ma – fortunatamente – non sei (ancora) infetto. Se però ti tocchi il viso, il virus potrà trasferirsi dalle tue mani al viso.

Ora il virus è pericolosamente vicino alle vie respiratorie e alle mucose attorno e all’interno di occhi e bocca. Quindi il virus può entrare …e voilà! Sei infetto (a meno che il tuo sistema immunitario non uccida il virus).

Quando il virus è sulle tue mani, puoi trasmetterlo stringendo la mano di qualcun altro. Con i baci …è ​​abbastanza ovvio! Ed è chiaro cosa accade se qualcuno starnutisce proprio in faccia…

Quanto spesso ti tocchi il viso? Si è scoperto che la maggior parte delle persone tocca il viso una volta ogni 2-5 minuti!
Quindi devi considerare di essere ad alto rischio ogni volta che il virus ti finisce sulle mani, a meno che tu non riesca a lavar via il virus attivo il prima possibile.

 

Sapone: distruttore di virus

Proviamo ora a lavare via il virus con solo acqua. Potrebbe funzionare. Vi è però competizione fra i legami idrogeno dell’acqua “da sola” e le forti interazioni (legami) fra virus e pelle.
Il virus è alquanto “appiccicoso” ed è molto probabile che non venga affatto asportato dall’acqua. L’acqua, quindi, da sola non basta.

L’acqua contenente sapone è completamente diversa. 
Il sapone contiene sostanze, simili ai grassi, conosciute come sostanze anfifiliche, alcune strutturalmente molto simili ai lipidi della membrana del virus. Ecco che in questo caso le molecole di sapone “competono” con i lipidi nella membrana del virus. Di fatto è più o meno il modo in cui il sapone deterge, ovvero rimuove la normale sporcizia della pelle.

Le molecole di sapone competono anche con molti altri legami non-covalenti che sono alla base dell’unione fra proteine, RNA e lipidi del virusi.
Il sapone è effettivamente in grado di “dissolvere” il cemento che tiene insieme il virus. E a tutto ciò si aggiunge l’acqua.

Il sapone è in grado di vincere anche le interazioni tra virus e superficie della pelle. Quindi, molto rapidamente i virus si staccano dalla pelle e si sfaldano come un castello di carte, a causa dell’azione combinata di acqua e sapone. Il virus è letteralmente sparito!

La pelle è piuttosto ruvida e rugosa, motivo per cui hai bisogno di una buona quantità di sfregamenti e ammollo per garantire che il sapone raggiunga tutti i meandri sulla superficie della pelle in cui potrebbero nascondersi virus attivi. (Questa è la ragione per la quale ci consigliano sempre di strifinare le mani insaponate per almeno 20 secondi: non è il tempo che il sapone impiega a demolire il virus, ma quello che impiega il sapone a giungere nella profondità delle rugosità della pelle, nelle quali il virus piccolissimo si è presumibilmente annidato. NdT

 

Il sapone non è a portata di mano? Alcol in soccorso

I prodotti a base di alcol, inclusi tutti i “disinfettanti” e i prodotti “antibatterici”, contengono una soluzione alcolica ad alto contenuto di alcol, in genere il 60-80% di alcol etilico (etanolo), a volte anche con un poco di alcol isopropilico (isopropanolo), oltre ad acqua e un poco di sapone.

L’etanolo e altri alcol non solo formano facilmente legami idrogeno con il virus ma, come solventi, sono più lipofili dell’acqua. Quindi l’alcol dissolve anche la membrana lipidica e interrompe altre interazioni supramolecolari nel virus.

Serve però una concentrazione abbastanza elevata di alcol (dal 70 al 90%, NdT) per ottenere una rapida dissoluzione del virus. Vodka o whisky (di solito al 40% di alcol etilico) non dissolveranno il virus così rapidamente! 

Nel compito di sfaldare il virus, l’alcol non è efficace come il sapone.

Quasi tutti i prodotti antibatterici contengono alcol e un poco di sapone e questo aiuta a “uccidere” i virus. Alcuni includono anche agenti attivi contro i batteri. Ma questi, tuttavia, non fanno praticamente nulla al virus!

 

Lavaggio e conclusioni

Per riassumere, i virus possono essere quasi considerati piccole nanoparticelle di grasso. Possono rimanere attivi per molte ore sulle superfici e quindi essere raccolti nel toccare con le mani queste superfici. Dopo di che, i virus si avvicinano pericolosamente alla nostra faccia e possono infettarci perché la maggior parte di noi si tocca il viso abbastanza frequentemente.

L’acqua non è molto efficace da sola nel lavare via il virus dalle mani. Prodotti a base di alcol funzionano meglio. Ma nulla batte il sapone: il virus si stacca dalla pelle e si sfalda molto rapidamente in acqua e sapone.

Chimica supramolecolare (il modo in cui le molecole interagiscono tra loro) e nanoscienza ci dicono molto su come il virus si è auto-assemblato costituendo una minaccia funzionale attiva, ma anche su come possiamo battere i virus con qualcosa di molto semplice come il sapone.

 

Grazie per aver letto. 

© 2020 by Ian M. Mackay – Traduzione a cura di Piero Sandroni

 

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Quest
o articolo è iniziato con un post in islandese. E’ poi stato riproposto in piccole parti su Twitter, dove ha avuto molto successo.
Titolo originale: “Why does soap work so well on SARS-CoV-2”
L’Autore Ian M. Mackay, insieme con il traduttore Piero Sandroni, auspicano che lo abbiate trovato utile. Chiediamo entrambi scusa in anticipo per eventuali errori minori (si spera…), o eccessive semplificazioni fatte nel corso dell’articolo e della sua traduzione.

 

 

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