Eficiência dos revestimentos superficiais antivirais
Os ensaios de viabilidade superficial confirmaram que todos os materiais de revestimento testados possuíam propriedades antivirais, com o revestimento VS demonstrando a taxa de inativação viral mais lenta (Figura 2A). A análise estatística confirmou uma diminuição significativa nas concentrações de vírus infecciosos em 1 min e 5 min em relação à concentração inicial para cada revestimento e controle (p < 0,001, Figura 2B, Tabela Suplementar 5). O revestimento superficial experimental à base de cobre B4 alcançou a redução mais rápida, reduzindo a contagem de vírus infecciosos em até três ordens de magnitude em 5 minutos, e os vírus ficaram indetectáveis após 15 minutos (limite de detecção: 100 PFU/mL). Outros revestimentos, A6 e VS-B, também alcançaram a inativação completa do Phi6 em 25 e 60 minutos, respectivamente (Figura 2A).

Figura 2: Efeito antiviral dos revestimentos superficiais na infectividade do vírus. (A) Perda de partículas infecciosas em função do tempo. (B) Razão de perda de partículas de vírus infecciosas em comparação com o ponto de tempo de 0 min. As especificações de revestimento estão listadas na Tabela 1 e na Tabela Suplementar 3. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.
Comparado ao controle, nos primeiros 5 minutos, a inativação do vírus foi menos eficiente com o revestimento A6 (p = 0,006 em 1 min e p = 0,012 em 5 min, Tabela Suplementar 6), seguido de perto pelo revestimento VS (p = 0,001 em 1 min e p = 0,017 em 5 min, Tabela Suplementar 6). O revestimento B4 teve menor inativação em comparação com o controle no ponto de tempo de 1 minuto (p = 0,001, Tabela Suplementar 6), mas não diferia significativamente do controle no ponto de 5 minutos (p > 0,05, Tabela Suplementar 6). Ao longo de um período mais longo, o VS-B apresentou aumento da inativação do vírus, semelhante ao B4 e A6. Resultados detalhados da análise estatística são fornecidos na Tabela Suplementar 6.
Efeito do revestimento antiviral VS-B na eficácia do filtro/pré-filtro
Experimentos mostraram que todos os três pré-filtros estudados, BP-6, S-11 e FMR-5, foram igualmente eficazes em reduzir significativamente o número de vírus infecciosos passando por eles em 1,5–2,0 ordens de magnitude em comparação com a configuração sem filtro (Figura 3A, Tabela Suplementar 7). Os filtros GF-2 reduziram a carga viral em pelo menos seis ordens de grandeza, e nenhuma placa infecciosa do vírus Phi6 foi detectada dentro do limite de detecção (indicado como dados não detectados (*) na Figura 3A).
O revestimento VS-B não afetou significativamente a eficácia da filtração do vírus infeccioso (Figura 3B). Para os pré-filtros S-11 e FMR-5, a diferença no número de vírus infecciosos que passam pelos pré-filtros revestidos e não revestidos estava dentro do desvio padrão (SD), indicando a insignificância dessa diferença (Tabela Suplementar 8). Surpreendentemente, o pré-filtro BP-6 sem revestimento teve desempenho melhor do que o pré-filtro BP-6 revestido durante os primeiros 90 minutos. No entanto, as diferenças entre pré-filtros revestidos e não revestidos foram comprovadamente insignificantes (p > 0,05, Tabela Suplementar 8).

Figura 3: Concentrações médias de vírus infecciosos do vírus nebulizado Phi6 em placas de impacto. (A) Para o filtro GF-2, configuração sem filtro e pré-filtros pré-filtro. (B) Apenas para pré-filtros. Barras de erro representam desvio padrão (SD), e tipos de filtro estão listados na Tabela 1. VS-B indica filtros revestidos. Os dados do filtro GF-2 resultaram abaixo do limite de detecção e são marcados com uma linha pontilhada. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.
Os resultados do experimento qRT-PCR mostraram que os pré-filtros reduziram o número de cópias genômicas dos vírus que passavam pelos pré-filtros em até duas ordens de grandeza, enquanto o filtro GF-2 apresentou uma diminuição de até quatro ordens de magnitude em comparação com a configuração sem filtro (Figura 4A, Tabela Suplementar 9). Durante os primeiros 30 minutos, as diferenças entre os pré-filtros e a configuração sem filtro permaneceram pequenas, enquanto a partir dos 60 minutos de tempo, os pré-filtros mostraram aumento na eficiência mecânica de filtragem (Figura 4A, Tabela Suplementar 10). O revestimento VS-B não afetou o número de cópias do genoma viral que passam pelo filtro (Figura 4B). As diferenças no número de cópias genômicas se enquadraram no desvio padrão (p > 0,05, Tabela Suplementar 10).

Figura 4: Concentrações médias do vírus em número de cópias do vírus Phi6 nebulizado nas placas de impacto. (A) Para o filtro GF-2, configuração sem filtro e pré-filtros. (B) Apenas para pré-filtros. Barras de erro representam desvio padrão (SD), e tipos de filtro estão listados na Tabela 1. VS-B indica filtros revestidos. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.
As Figuras 3 e 4 demonstram que o número de vírus infecciosos (PFU/mL) em comparação com o número total de cópias do genoma viral que passam pelo filtro é aproximadamente duas ordens de magnitude menor para os pré-filtros e o filtro GF-2, e apenas uma ordem de magnitude menor sem filtro. Isso sugere que o efeito da filtragem, mesmo com fluxo de ar suave, pode ser mecanicamente destrutivo para as partículas do vírus, levando à perda de infectividade.
Com base no fluxo de ar experimental (2 L/min) e na área de superfície estimada do filtro (~20cm2), a velocidade da face era aproximadamente 0,01–0,02 m/s. Os valores típicos de porosidade para filtros fibrosos variam de aproximadamente 0,7 a 0,98, dependendo do material e da densidade de embalagem, com filtros do tipo HEPA de fibra de vidro geralmente apresentando porosidade menor (~0,7–0,9) em comparação com pré-filtros sintéticos mais abertos (~0,85–0,98)47,48. Considerando a porosidade do filtro e as condições de fluxo interno, a velocidade intersticial dentro da matriz do filtro foi estimada como ligeiramente superior à velocidade da face (0,02–0,03 m/s). Utilizando espessuras do filtro e incorporando fatores de tortuosidade (1,2–2,0), estimou-se que o tempo efetivo de residência das partículas de aerossol dentro da estrutura do filtro variou de aproximadamente 0,03 a 0,4 s49. Esses tempos de interação de menos de segundo indicam que o contato vírus–superfície é altamente transitório, limitando a contribuição dos revestimentos antivirais durante a filtração em passagem única.
Efeito do revestimento antiviral VS em filtros usados
Os filtros GF-2 revestidos e não revestidos usados em purificadores de ar por 3 meses nos dois restaurantes escolhidos (Figura Suplementar 3 e Figura Suplementar 4) foram estudados quanto à sua capacidade de filtração. Sob as mesmas condições experimentais, filtros não utilizados e não revestidos (controle) passaram por 1,23 × 102 PFU/mL de vírus infecciosos. Filtros usados e não revestidos do restaurante de alta gastronomia e da cafeteria da equipe passaram por ~3 PFU/mL e 2,3 × 101 PFU/mL de vírus infecciosos, respectivamente. Em contraste, filtros usados com revestimento VS de um restaurante de alta gastronomia e da cafeteria da equipe passaram por 5,3 × 101 PFU/mL e 4,6 × 101 PFU/mL de vírus infecciosos, respectivamente (Figura 5). Diferenças estatisticamente significativas na contagem de vírus infecciosos foram observadas entre os filtros, com os filtros GF-2 usados em 3 meses, sem revestimento, apresentando a redução mais pronunciada (Figura 5; χ2(2) = 11,432, p = 0,022, Tabela Suplementar 11). Os resultados obtidos usando os filtros GF-2 revestidos de 3 meses de idade forneceram resultados semelhantes aos dos filtros GF-2 não revestidos não utilizados a p > 0,05 (Tabela Suplementar 12).

Figura 5: Concentrações de vírus infecciosos após testar filtros usados com três meses. Cada ponto de dados representa a média de três experimentos e o desvio padrão calculado em três repetições. VS = Agente de superfície de cobre e prata Viral Safe; GF-2 = filtro de fibra de vidro de dupla camada GF-2, não revestido (filtro tipo HEPA); As caixas mostram 95% do intervalo de confiança para a média, que é a linha preta entre o intervalo de confiança inferior e superior. As barras de erro representam desvio padrão (SD) para cada tipo de filtro. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.
Os resultados da qRT-PCR dos filtros usados, não utilizados, revestidos e não revestidos são apresentados na Figura 6. Os dados qRT-PCR de filtros não utilizados, não revestidos (controle) exibiram 2,7 × 10cópias de 3 cópias/mL de cópias do genoma viral. Os dados dos filtros usados e não revestidos do restaurante de alta gastronomia e da cantina da equipe mostraram 3,6 × 10cópias de 2 cópias/mL e 2,4 × 10cópias de 3 cópias/mL de cópias virais, respectivamente, enquanto os filtros usados e revestidos com VS do restaurante de alta gastronomia e da cafeteria da equipe exibiram 2,8 × 10cópias de 3 cópias/mL e 4,6 × 10cópias de 3 cópias/mL de cópias virais, respectivamente (Figura 6). O filtro GF-2 usado e sem revestimento do restaurante de alta gastronomia foi significativamente mais eficiente na redução do número de cópias do genoma viral em comparação com o filtro usado e não revestido da cafeteria da equipe (p = 0,012), ou o VS usado revestido de restaurantes de alta gastronomia (p < 0,001), ou o filtro VS revestido usado da cafeteria da equipe (p = 0,005) (Tabela Suplementar 13 e Tabela Suplementar 14)). No entanto, comparado ao filtro GF-2 não utilizado e sem revestimento, o filtro GF-2 não revestido usado do restaurante de alta gastronomia não resultou em diferença estatisticamente significativa (p>0,05). Resultados detalhados da análise estatística são apresentados na Tabela Suplementar 14.

Figura 6: Concentração dos números de cópias do genoma viral após testar filtros usados com três meses de idade. Cada ponto de dados representa a média de três experimentos e o desvio padrão calculado. VS = Agente de superfície de cobre e prata Viral Safe; GF-2 = filtro de fibra de vidro de dupla camada GF-2, não revestido (filtro tipo HEPA); As caixas mostram 95% do intervalo de confiança para a média, que é a linha preta entre o intervalo de confiança inferior e superior. As barras de erro representam desvio padrão (SD) para cada tipo de filtro. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.
Para esclarecer as diferenças observadas no desempenho do filtro, foram realizados testes de hidrofobicidade e lipofilicidade. Todos os filtros usados no restaurante de alta gastronomia e na cantina dos funcionários apresentaram alta hidrofobicidade em ambas as superfícies (lado interno — voltado para fluxo de ar entrante; lado externo — voltado para o fluxo de ar de saída), com o ângulo inicial de contato das gotas de água consistentemente superior a 120 graus, conforme capturado em fotografias (não mostradas). As medições do tempo de penetração das gotas d'água (WDPT) indicaram uma forte propriedade repelente à água, com todos os valores excedendo 7200 s. A variabilidade entre testes repetidos foi maior do que entre os tipos de filtros, potencialmente devido a distúrbios mecânicos dos filtros utilizados. Consequentemente, não foram detectadas diferenças significativas entre os filtros que utilizavam esses métodos.
A lipofilicidade foi avaliada aplicando gotículas de óleo de colza nas superfícies do filtro. Filtros não revestidos apresentaram consistentemente baixa lipofilicidade, mantendo o ângulo de contato das gotas acima de 120 graus durante todo o teste. Em contraste, filtros Viral Safe-coated apresentaram rápida dispersão de gotículas, com um ângulo aproximado menor que 30 graus registrado 60 s após a aplicação (Figura Suplementar 5). Ainda não está claro se esse aumento da lipofilicidade resultou do próprio revestimento ou do processo de aplicação.
DISPONIBILIDADE DE DADOS
Dados brutos que apoiam os achados deste estudo estão disponíveis no Arquivo Suplementar 1.
Figura suplementar 1: Câmara de aerossol personalizada e seus componentes.Por favor, clique aqui para baixar este arquivo.
Figura suplementar 2: Imagens de filtros, pré-filtros e revestimentos. (A) pré-filtro FMR-5 de poliéster, (B) pré-filtro Bulpren BP-6, (C) pré-filtro S-11 de poliéster, (D) filtro GF-2 de fibra de vidro de dupla camada. Por favor, clique aqui para baixar este arquivo.
Figura Suplementar 3: A disposição da sala de restaurante de alta refeição onde purificadores de ar (veja Tabela de Materiais) foram usados, marcada por retângulos azuis. Retângulos amarelos marcam as mesas, e um retângulo cinza escuro marca a porta. Um quadrado na grade representa 1m 2. Tamanho do quarto ~60m2. Cerca de 30 visitantes visitam por dia. Por favor, clique aqui para baixar este arquivo.
Figura Suplementar 4: A disposição da fábrica de confeitaria, da cafeteria dos funcionários, onde eram usados purificadores de ar (ver Tabela de Materiais), marcada por retângulos azuis. Retângulos amarelos marcam mesas, retângulos cinza escuro marcam portas, retângulos cinza marcam mesas de autoatendimento e retângulos pretos marcam colunas de suporte. Um quadrado na grade representa 1m 2. Tamanho do quarto ~160m2. Cerca de 20 a 50 visitantes visitam por dia. Por favor, clique aqui para baixar este arquivo.
Figura suplementar 5: Gotículas de óleo de semente de colza (50 μL) nas superfícies do filtro GF-2 que foram usadas nos testes em restaurantes. Filtros que foram cobertos com revestimento Viral Safe (VS) (1–5) foram significativamente menos repelentes de lipídios do que os filtros não revestidos (1, 6–7). As imagens foram tiradas pelo ocular de um microscópio de preparação com ampliação de 40 x 60 segundos após a aplicação de uma gota. "In" indica o lado do filtro onde o fluxo de ar entra; "para fora" denota o ar que sai do lado. O revestimento VS-B fica do lado de fora. 1 refere-se a um filtro antigo usado de um restaurante de alta gastronomia; Os 2 e 3 eram filtros revestidos VS-B usados em restaurantes de alta gastronomia; Os 4 e 5 eram filtros revestidos VS-B usados na cafeteria dos funcionários; e os 6 e 7 eram filtros sem revestimento usados na cafeteria dos funcionários. Por favor, clique aqui para baixar este arquivo.
Tabela Suplementar 1: informações sobre o ciclo qRT-PCR. Temperatura da tampa 105 °C, 45 ciclos, aquisição de dados durante o passo de 62 °C. Adaptado de Gregorova et al.43. Por favor, clique aqui para baixar este arquivo.
Tabela suplementar 2: informações sobre o primer do qRT-PCR. Adaptado de Gregorova et al.43. Por favor, clique aqui para baixar este arquivo.
Tabela Suplementar 3: Descrição detalhada dos materiais de revestimento utilizados neste estudo. As composições químicas exatas dos revestimentos são proprietárias do fabricante (Clean Touch Medical Ltd.). As descrições são baseadas na classificação funcional e em componentes ativos conhecidos (cobre e/ou prata). Por favor, clique aqui para baixar este arquivo.
Tabela Suplementar 4: Descrição detalhada dos materiais de filtro utilizados neste estudo. As composições exatas dos materiais dos pré-filtros comerciais não são totalmente divulgadas pelos fabricantes; as descrições são baseadas em materiais típicos usados em sistemas de filtragem HVAC e nas propriedades estruturais observadas. Por favor, clique aqui para baixar este arquivo.
Tabela suplementar 5: Estatísticas de testes: Análise de Kruskal–Wallis da infectividade viral em revestimentos superficiais antivirais. A variável de agrupamento é o tipo de revestimento. Por favor, clique aqui para baixar este arquivo.
Tabela Suplementar 6: Diferenças estatisticamente significativas na infectividade viral entre revestimentos em pontos de tempo de 1 min e 5 min, segundo comparações múltiplas Games-Howell e resultados pós-hoc de testes. A significância estatística é marcada como Sim nos dois primeiros painéis da tabela, nos momentos de 1 e 5 minutos. Por favor, clique aqui para baixar este arquivo.
Tabela suplementar 7: Estatísticas de teste: Análise de Kruskal–Wallis da infectividade viral entre tipos de filtro e a condição de não filtro. A variável de agrupamento é o tipo de filtro. Por favor, clique aqui para baixar este arquivo.
Tabela Suplementar 8: Resultados para comparações múltiplas testam a infectividade viral entre pré-filtros e configuração sem filtro em 30 min, 60 min, 90 min, 120 min, 150 min e 180 min de acordo com o teste pós-hoc Games-Howell Multiple Comparisons.Por favor, clique aqui para baixar este arquivo.
Tabela Suplementar 9: Estatísticas de Teste: Resultados de testes de Kruskal–Wallis avaliando diferenças no número de cópias do vírus entre os tipos pré-filtro, o filtro GF-2 e a configuração sem filtro. A variável de agrupamento é o tipo de filtro. Por favor, clique aqui para baixar este arquivo.
Tabela Suplementar 10: Resultados para testes de múltiplas comparações do número de cópias de vírus entre pré-filtros, filtro GF-2 e configuração sem filtro em 30 min, 60 min, 90 min, 120 min, 150 min e 180 min de acordo com o teste pós-hoc Games-Howell Multiple Comparisons.Por favor, clique aqui para baixar este arquivo.
Tabela Suplementar 11: Estatísticas de Testes: Resultados de testes de Kruskal–Wallis comparando a infectividade viral entre filtros GF-2 não utilizados e filtros usados em restaurantes. A variável de agrupamento é o tipo de filtro. Por favor, clique aqui para baixar este arquivo.
Tabela Suplementar 12: Resultados do teste de comparações múltiplas de infectividade viral entre pré-filtros e configuração sem filtro segundo o teste pós-hoc Games-Howell Multiple comparisons.Por favor, clique aqui para baixar este arquivo.
Tabela Suplementar 13: Resultados do teste de Kruskal–Wallis comparando o número de cópias do vírus entre os tipos pré-filtro, o filtro GF-2 e a configuração sem filtro. A variável de agrupamento é o tipo de filtro. Por favor, clique aqui para baixar este arquivo.
Tabela Suplementar 14: Resultados do teste de comparações múltiplas dos números de cópias do vírus entre pré-filtros, filtro GF-2 e configuração sem filtro de acordo com o teste pós-hoc de comparações múltiplas Games-Howell.Por favor, clique aqui para baixar este arquivo.
Arquivo Suplementar 1: Dados brutos deste estudo.Por favor, clique aqui para baixar este arquivo.