Сезонные вспышки вирусных заболеваний связали с пероксидом водорода

Пероксид водорода (H₂O₂) — важнейший представитель «активных форм кислорода». Эти молекулы проявляют мощные окисляющие свойства, легко повреждая живые клетки, поэтому часто применяются для дезинфекции. Пероксид непрерывно образуется и внутри самих клеток из обычной воды, в реакциях, протекающих с участием озона (O₃), а также при кавитации, на границе микроскопических пузырьков, где возникает сильный перепад давления.

Недавно ученые из Стэнфордского университета обнаружили новый механизм образования пероксида водорода, который может играть незаметную, но важную роль в нашей жизни — и даже в сезонных вспышках респираторных инфекций. Об этом Ричард Зари (Richard Zare) и его коллеги пишут в статье, опубликованной в журнале PNAS.

Авторы исследования поставили эксперименты в прозрачном сосуде, куда вода впрыскивалась под большим давлением и с добавлением красителя, который флуоресцирует в присутствии пероксида. И действительно, свечение наблюдалось на границе разделения микрокапель и стекла. Затем эксперименты провели, используя стекло (диоксид кремния), содержащее тяжелый изотоп кислорода (¹⁸О). Это показало, что дополнительный атом кислорода молекулы H₂O₂ получают из твердой фазы.

Ученые сделали вывод, что для появления пероксида в воде достаточно взаимодействия микрокапель с твердой поверхностью. При этом происходит контактная электрификация — обмен зарядов между жидкой и твердой фазами, — энергия которой способна питать реакции с превращением H₂O в гидроксильные радикалы (OH), образующие затем H₂O₂. Этот процесс протекает далеко не так интенсивно, как при реакциях воды с озоном, зато может быть чрезвычайно распространен, ведь микрокапли влаги постоянно присутствуют в атмосфере.

В частности, многие инфекции распространяются воздушно-капельным путем. Больные выделяют вирусные частицы во множестве капель, которые выбрасываются с кашлем, чиханием и просто в процессе разговоре и дыхании. Как известно, самые сильные вспышки таких болезней происходят зимой, когда люди проводят больше времени в закрытых помещениях: они оказываются в более тесном контакте, что облегчает распространение вирусов.

Но дополнительный вклад может вносить и дефицит пероксида. Зимой воздух в помещении намного суше и содержит меньше микрокапель влаги, а значит — и меньше пероксида. Летом его больше, он успевает нейтрализовать некоторые вирусные частицы, прежде чем они успеют кому-то навредить.