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Anschlussförderung für DFG-Projekt zur Plasmadesinfektion

10/07/2022

Schematische Darstellung der Projektidee: Bei der Inaktivierung von Viren in Aerosolpartikeln mit Hilfe von Plasma müssen Flüssigkeitsschichten berücksichtigt werden.

Für das im Sommer 2021 bewilligte Projekt „Grundlagen der Plasmadesinfektion zur Inaktivierung von Viren in Aerosolpartikeln: Einfluss von Flüssigkeitsfilmen“ wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) eine Anschlussförderung im Umfang von 300.000 Euro für eine Laufzeit von 3 Jahren bewilligt. Beteiligt an dem Projekt sind Juniorprofessorin Nina Merkert, Vorstandsvorsitzende des des Simulationswissenschaftlichen Zentrums Clausthal-Göttingen (SWZ) und Professor Alfred Weber, Leiter des Instituts für Mechanische Verfahrenstechnik der TU Clausthal und Vorsitzender der VDI/Dechema Fachgruppe „Aerosoltechnik“.

Der Einsatz kalter atmosphärischer Plasmen hat in den letzten Jahren viel Aufmerksamkeit erregt und bereits zahlreiche biomedizinische Anwendungen gefunden. Die Covid-19-Pandemie hat die Nachfrage nach der Inaktivierung von Viren in Aerosolpartikeln erhöht. Atomistische Simulationen können grundlegende Erkenntnisse über diesen Prozess liefern. Die Untersuchung von Ionen und schwingungsangeregten Molekülen erfordert jedoch weitere Untersuchungen.

Die meisten Bioorganismen, darunter auch das Corona-Virus, sind von einem Flüssigkeitsfilm umgeben. Daher ist es notwendig zu verstehen, welche Wechselwirkungen zwischen dem Plasma und der Flüssigkeit ablaufen, bevor die Plasmaspezies die Oberfläche der Bioorganismen erreichen.

Um ein besseres Verständnis dieses Verhaltens zu erlangen, sollen in dem Projekt experimentelle Aerosol-Messungen mit Molekulardynamiksimulationen (MD) kombinieren werden, um die chemischen Reaktionen zwischen gasförmigen Sauerstoff- und Stickstoffspezies und Wassermolekülen zu untersuchen. Die zentrale Forschungsfrage des Projektes lautet, ob die im Plasma erzeugten geladenen Spezies rekombinieren, bevor sie das Virus erreichen. Es werden die Auswirkungen der reaktiven Plasmaspezies auf die Struktur des Spike (S)-Glykoproteins untersucht, das eine Schlüsselrolle bei der Pathogenität, Übertragung und Evolution von Coronaviren spielt. Ziel des Projekts ist es, ideale Prozessbedingungen für die Plasmadesinfektion unter Berücksichtigung von Flüssigkeitsschichten zu finden.