Grundlagen der Plasmadesinfektion zur Inaktivierung von Viren in Aerosolpartikeln: Einfluss von Flüssigkeitsfilmen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Nina Merkert; Professor Dr. Alfred Weber
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik ; Biophysik
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 468784496

Kalte Plasmen wie die dielektrische Barriereentladung (dielectric barrier discharge, DBD) werden verwendet, um Mikroorganismen gezielt zu inaktivieren und zu eliminieren. Sie werden zur Beseitigung toxischer oder unerwünschter Schadstoffe in der Raumluft oder Abgasströmen eingesetzt und werden sogar zur gezielten Zerstörung von Krebszellen genutzt. Die Inaktivierung von Viren in Aerosolpartikeln hat durch die Covid-19-Pandemie an Bedeutung gewonnen. Eine Idee ist, die Partikel zu filtern und anschließend kaltes Plasma zu verwenden, um die Viren zu eliminieren. Ein alternativer Ansatz ist, die Viren direkt im Aerosolzustand zu inaktivieren. Jedoch sind bei flüssigen Aerosolpartikeln die Viren von Feuchtigkeitsschichten umgeben und die Wechselwirkung zwischen den Plasmaspezies und der Flüssigkeitsschicht ist bisher nur unzureichend verstanden.Atomistische Simulationen können fundamentale Einblicke in die Vorgänge der Plasmadesinfektion liefern, die durch Experimente nur schwer oder gar nicht zugänglich sind. In diesem Projekt werden Molekulardynamiksimulationen durchgeführt, um die Wechselwirkungsmechanismen von reaktiven Plasmaspezies mit Flüssigkeitsfilmen, welche die Viren umgeben, zu untersuchen.Die Plasmamembran des Virus wird als Lipid-Doppelschicht modelliert. Die Konzentration der aktiven Spezies an der Plasmaquelle und ihr Zerfall über die Zeit werden direkt aus Experimenten mit UV-vis-Spektroskopie des DBD-Plasmas und einer radikalempfindlichen Tracer-Reaktion bestimmt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen