Пандемия COVID-19 мотивирует ученых и инженеров-физиков создавать глобальные решения

Группа исследователей призывает физиков и инженеров присоединиться к борьбе с пандемией нового коронавируса COVID-19 и внести вклад в долгосрочное создание знаний и технологий для инфекционных заболеваний в целом.


Работники общественного здравоохранения и здравоохранения находятся на переднем крае борьбы с распространением этого заболевания.

Хотя вмешательство биологических и иммунологических ответных мер против вирусной инфекции может показаться далеким от физических наук и техники, которые обычно работают с неодушевленными предметами, на самом деле многое можно и нужно сделать, чтобы помочь в глобальном кризисе, подобном этому, заявляет команда, возглавляемая Цзясином Хуангом из Северо-Западного университета.


Беспокойство вызвало действие.

Раннее беспокойство Хуанга по поводу начальной вспышки коронавируса вдохновило его на призыв к действию. Чувствуя сперва себя растерянным и беспомощным, он справился, изучая учебники и медицинскую литературу о респираторных вирусах.

«Это породило много вопросов и идей и я понял, что физические ученые и инженеры могут многое сделать, чтобы помочь. В конце концов, до того, как человек подхватит вирусы, передача и распространение происходят в физическом пространстве и в материальном мире», - сказал Хуанг, профессор материаловедения и инженерии в Северо-западной школе Маккормик.


Ранние усилия Хуанга побудили аспиранта Хайюе Хуана присоединиться к нему для интенсивного чтения, анализа и мозгового штурма.

«В интеллектуальном плане это был очень стимулирующий период времени. Я был поражен тем, как наша физическая интуиция, а иногда и дикие догадки, могут быть связаны с наблюдениями в медицинской литературе»», - сказал он.

Решение получает грант NSF RAPID.

Сначала они составили призыв к действию для ученых-физиков и инженеров и включили его часть в официальный документ в Национальный научный фонд (NSF).


«NSF имеет все возможности, чтобы сплотить ученых и инженеров-физиков для решения проблем, связанных с таким кризисом, как COVID-19, - сказал Хуанг. - Я получил горячую поддержку от отдела исследований материалов, и по совпадению NSF быстро позвонил. впоследствии для предложений через механизм RAPID.

Лаборатория Хуанга получила грант RAPID и Хайюе Хуан стал одним из назначенных «основных» исследователей, работающих круглосуточно, чтобы исследовать метод химической модуляции в маске, которая может снизить инфекционность капель, содержащих вирус.


Создание связей по всему миру.

Чтобы подтвердить свои гипотезы и идеи, Хуан проконсультировался с командой биомедицинских исследователей и передовых клиницистов в Китае, чтобы понять проблемы, с которыми они столкнулись в своей битве против COVID-19, и продолжить совершенствование стратегий. Доктор Синь Чжэн, выпускница, в настоящее время профессор и врач в Ухане, быстро ответила на звонок Хуана. В первые дни COVID-19 она ломала голову над неожиданными особенностями и поведением вируса.


«В те дни мы находились под чрезвычайно высоким давлением , но мы решили бороться с этим вирусом», - сказала Чжэн. «Будучи врачами, все здесь солдаты в этой битве».

Чжэн является директором департамента инфекционных заболеваний в больнице Юнион, расположенной в Ухане, которая является филиалом Научно-технологического университета Хуачжун. Она сказала, что ученые-физики и инженеры могут сосредоточиться на трех ключевых элементах: блокирование источника вирусов, разрыв цепи распространения и защита наиболее уязвимых групп населения.

«Мы все носим средства индивидуальной защиты ежедневно», - добавила она. «Мы знаем, что есть много возможностей для улучшения со стороны ученых-физиков и инженеров».


Области возможностей.

В перспективной статье исследователи выделяют области, в которых ученые и инженеры могут помочь:

- Ввести новые барьеры на пути заражения, основанные на физических науках и технике;
- «Загрязнять» выдыхаемые дыхательные капли противовирусными соединениями, снижая жизнеспособность вируса у источника;
- Создать инженерные чувствительные поверхности для ускорения инактивации вирусов, оседающих на дверных ручках, сенсорных экранах, столешницах и других областях внутри больниц и домов;
- Сделать средства индивидуальной защиты (СИЗ) более эффективными, включая защитные очки, которые не будут запотевать, а также маски и костюмы, которые не вызовут аллергических реакций или не увеличат утомляемость передовых клиницистов, которые уже испытывают огромный стресс;
- Изобрести интеллектуальные средства индивидуальной защиты с расширенными функциями защиты, связи и мониторинга для врачей, работающих в самых опасных ситуациях;
- Разработка разлагаемых материалов и более устойчивых подходов для безопасной переработки отходов СИЗ;
- Разрабатывать системы распределенного тестирования с быстрым циклом выборки в результате и быстрым автоматическим сбором данных, чтобы лучше подготовить работников общественного здравоохранения и политиков к принятию более быстрых и более точных решений;
- Разработать новые модельные системы, чтобы лучше понять, как вирусы передают, распространяют и физиохимически взаимодействуют с окружающей средой.


Авторы подчеркивают, что исследователи могут внести свой вклад, даже если у них мало или нет опыта работы с инфекционными заболеваниями. Это послание нашло отклик у Хуа-Ли Не, еще одного выпускника северо-западной группы Хуанга и в настоящее время доцента в университете Донхуа в Шанхае.

«Когда со мной связался профессор Хуан, мой бывший советник, я был на карантине дома в то время. Но я не сказал ему, что моя область не имеет прямого отношения к инфекционным заболеваниям. Я был заинтригован предложением профессора Хуанга и начал изучать темы. Вскоре я понял, что есть вещи, которые я тоже могу сделать, чтобы помочь. В конце концов, мы смогли подключиться к несколько передовых клиницистов через друзей моих друзей и проводить содержательные дискуссии удаленно».


Проактивная подготовка.

А Хуанг уже призывал студентов подумать о способах внести свой вклад.


Да пандемия заставила человечество сплотиться. Даже ученые совсем противоположных наук вступают в борьбу с COVID-19. А если эта борьба будет всеобщей, то совсем недолго ему осталось. Этому коронавирусу...