Устройство с питаемой воздухом холодной атмосферной плазмой как безопасный и эффективный воздухоочиститель против SARS‑CoV‑2

Очистка воздуха, которым мы делимся

Даже после появления вакцин и методов лечения многие по‑прежнему переживают из‑за вдыхания вирусов, подобных тому, что вызывает COVID‑19, особенно в людных закрытых помещениях. В этом исследовании рассматривают новый тип устройства для очистки воздуха, которое использует мягкую плазму при комнатной температуре — слабое электрическое свечение в движущемся потоке воздуха — чтобы инактивировать вирус SARS‑CoV‑2 по мере его прохождения. Авторы не только проверяют, насколько эффективно устройство разрушает вирус, но и оценивают безопасность длительного воздействия в экспериментах на животных, что направлено на создание будущих воздухоочистителей, тихо уничтожающих вирусы в повседневной обстановке.

Новый тип воздухоочистителя

Команда разработала компактное устройство с питаемой воздухом холодной атмосферной плазмой, которое на первый взгляд похоже на обычный вентилятор с вилкой питания, панелью управления, входом и выходом воздуха. Внутри скрыта гребёнчатая система металлических электродов на печатной плате. Когда воздух проходит через эту область и к электродам подаётся быстро переключающееся высокое напряжение, газ превращается в холодную плазму, насыщенную заряженными частицами и реакционноспособными молекулами, при этом общая температура газа остаётся близкой к комнатной. Измерения показали сильный, но контролируемый разряд с большим количеством реактивных форм кислорода и азота, известных способностью повреждать микробы. Тепловизионная съёмка подтвердила, что поток воздуха на выходе тёплый, но не горячий, что указывает на комфортность и безопасность для повседневного использования.

Как плазма атакует вирус

Чтобы понять, что именно происходит при работе, исследователи сочетали электрические и оптические измерения с компьютерным моделированием. Отслеживая движение электронов и ионов между электродами в течение миллиардных долей секунды, они нанесли на карту области с наибольшими электрическими полями и накоплением реактивных частиц, таких как ионы азота и кислорода. Эти модели показали яркую активную область плазмы между электродами, богатую химическими видами, способными повреждать белки и генетический материал вирусов. Важно, что разряд оставался в стабильном контролируемом режиме и не переходил в горячие искры, что подтверждает применимость устройства для непрерывной обработки воздуха.

Наблюдая, как вирус распадается

Группа поместила чашки с SARS‑CoV‑2 под устройством на расстоянии, близком к тому, которое можно встретить в реальных помещениях, и подвергала их воздействию плазмы в течение 30 минут. С помощью просвечивающей электронной микроскопии — метода, позволяющего увидеть детали размером нанометры — они сравнили необработанные частицы с частицами после воздействия плазмы. Целые вирусные частицы демонстрировали знакомую «корону» из шиповых белков и чётко очерченное тело. После обработки эти типичные шипы исчезли, белковая оболочка выглядела денатурированной и слипшейся, а во многих изображениях тела вирусов были почти неотличимы от фона. Эти структурные изменения указывают на то, что плазма необратимо повредила не только шипы, но и другие вирусные белки, эффективно инактивируя вирус.

Испытания безопасности на живых существах

Инактивировать вирус — только половина задачи; устройство также должно быть безопасно для вдыхания. Для проверки исследователи держали крыс в клетках, в которых устройство работало до четырёх недель, и сравнивали их с крысами, содержавшимися в обычном воздухе. Они отслеживали массу тела, потребление пищи, поведение, состояние кожи, структуру органов и широкий набор показателей крови. Крысы, подвергавшиеся воздействию плазмы, вели себя нормально, прибавляли в весе с тем же темпом, что и контрольные животные, и под микроскопом явных повреждений кожи или органов не выявили. Некоторые показатели крови, например креатинин и отдельные маркёры, связанные с печенью и холестерином, слегка снижались, но оставались в нормальных пределах и могли быть связаны с голоданием и стрессом. Измерения воздуха и близлежащей воды показали образование реактивных молекул, например нитритов и перекиси водорода, обладающих вирусоцидными свойствами, в то время как озон — газ, вызывающий больше опасений в отношении раздражения лёгких — оставался ниже предела обнаружения использованного прибора. Авторы отмечают, однако, что потребуются более чувствительные измерения в более замкнутых пространствах.

Что это может означать для повседневной жизни

В целом работа демонстрирует, что питаемое воздухом устройство с холодной плазмой может физически разрушать вирус SARS‑CoV‑2 и при протестированных условиях не вызывать очевидного краткосрочного вреда у крыс, вдыхавших обработанный воздух. Для неспециалиста это означает, что будущие очистители воздуха могут не просто задерживать вирусы на фильтрах, но активно уничтожать их по мере прохождения, снижая риск воздушной передачи в домах, школах, больницах и общественном транспорте. Авторы подчёркивают необходимость более длительных и широких исследований безопасности и более строгих измерений побочных продуктов, таких как озон, прежде чем такие системы станут повсеместно применяться. Тем не менее их результаты дают обнадёживающий шаг в сторону умных технологий очистки воздуха, которые тихо делают общий внутренний воздух менее пригодным для опасных вирусов.

Цитирование: Cao, F., Yan, A., Xu, Q. et al. Air-fed cold atmospheric plasma device as a safe and effective anti-SARS-CoV-2 air filter. Sci Rep 16, 5038 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36088-y

Ключевые слова: дезинфекция воздуха, холодная плазма, COVID-19, качество воздуха в помещениях, инактивация вирусов