Kuparin viruksia tappavat voimat tunnettiin jo muinaisina aikoina

Kun tutkijat raportoivat viime kuussa, että COVID-19-pandemiaa aiheuttava uusi coronavirus selviytyy päiväkausia lasissa ja ruostumattomassa teräksessä, mutta kuolee muutamassa tunnissa kupariin laskeuduttuaan, ainoa asia, joka yllätti Bill Keevilin, oli se, että taudinaiheuttaja kesti kuparissa niin kauan.

Keevil, mikrobiologian tutkija Southamptonin yliopistossa Englannissa, on tutkinut kuparin antimikrobisia vaikutuksia yli kahden vuosikymmenen ajan. Hän on seurannut laboratoriossaan, kuinka yksinkertainen metalli tappoi yhden pahan bakteerin toisensa jälkeen. Hän aloitti legioonalaistautia aiheuttavasta bakteerista ja siirtyi sitten lääkkeille vastustuskykyisiin tappajainfektioihin, kuten metisilliinille vastustuskykyiseen Staphylococcus aureukseen (MRSA). Hän testasi viruksia, jotka aiheuttivat maailmanlaajuisia terveysuhkia, kuten Lähi-idän hengitystieoireyhtymä (MERS) ja vuoden 2009 sikainfluenssapandemia (H1N1). Kussakin tapauksessa kuparikosketus tappoi taudinaiheuttajan muutamassa minuutissa. ”Se vain räjäytti sen kappaleiksi”, hän sanoo.

Vuonna 2015 Keevil käänsi huomionsa Coronavirus 229E:hen, joka on sukua COVID-19-virukselle, joka aiheuttaa flunssaa ja keuhkokuumetta. Jälleen kerran kupari nujersi viruksen muutamassa minuutissa, kun taas se pysyi tartuntakykyisenä viisi päivää pinnoilla, kuten ruostumattomassa teräksessä tai lasissa.

”Yksi ironisista piirteistä on se, että ihmiset käyttävät ruostumatonta terästä, koska se vaikuttaa puhtaalta, ja tavallaan se onkin sitä”, Keevil sanoo ja huomauttaa materiaalin yleisyydestä julkisissa tiloissa. ”Mutta sitten argumentti on, kuinka usein puhdistat? Emme puhdista tarpeeksi usein.” Kupari sen sijaan desinfioi pelkästään olemalla olemassa.

Vanha tieto

Keevilin työ on moderni vahvistus muinaiselle lääkkeelle. Tuhansien vuosien ajan, kauan ennen kuin bakteereista tai viruksista tiedettiin, ihmiset ovat tienneet kuparin desinfioivista voimista. ”Kupari on todella luontoäidin lahja, sillä ihmiskunta on käyttänyt sitä yli kahdeksan vuosituhannen ajan”, sanoo Michael G. Schmidt, Etelä-Carolinan lääketieteellisen yliopiston mikrobiologian ja immunologian professori, joka tutkii kuparin käyttöä terveydenhuollossa.

Kuparin ensimmäinen kirjattu käyttö infektioita tappavana aineena on peräisin Smith’s Papyrus -kirjasta, joka on historian vanhin tunnettu lääketieteellinen asiakirja. Siinä olevat tiedot on liitetty egyptiläiselle lääkärille noin 1700 eaa. mutta ne perustuvat tietoihin, jotka ovat peräisin jo 3200 eaa. Egyptiläiset nimesivät ikuista elämää edustavan ankh-symbolin merkitsemään kuparia hieroglyfeissä.

Kiinalaiset käyttivät kuparikolikoita lääkkeinä sydän- ja vatsakipujen sekä virtsarakkosairauksien hoitoon jo 1600 eaa. Merelliset foinikialaiset asettivat pronssimiekkojensa lastuja taisteluhaavoihin tulehdusten ehkäisemiseksi. Tuhansien vuosien ajan naiset ovat tienneet, että heidän lapsensa eivät sairastuneet ripuliin yhtä usein, kun he joivat kupariastioista, ja he ovat siirtäneet tämän tiedon seuraaville sukupolville. ”Ripulin diagnosoimiseen ei tarvita lääketieteen tutkintoa”, Schmidt sanoo.

Ja kuparin voima kestää. Keevilin työryhmä tarkasti New Yorkin Grand Central Terminalin vanhat kaiteet muutama vuosi sitten. ”Kupari toimii yhä aivan kuten sinä päivänä, kun se asennettiin yli 100 vuotta sitten”, hän sanoo. ”Tämä aine on kestävää, eikä sen antimikrobinen vaikutus häviä.”

Pitkäkestoinen voima

Mitä muinaiset tiesivät, sen ovat vahvistaneet nykyaikaiset tiedemiehet ja organisaatiot, kuten ympäristönsuojeluvirasto. EPA on rekisteröinyt noin 400 kuparipintaa antimikrobiseksi. Mutta miten se tarkalleen ottaen toimii?

Raskasmetallit, kuten kulta ja hopea, ovat antibakteerisia, mutta kuparin erityinen atomirakenne antaa sille ylimääräistä tappovoimaa, Keevil sanoo. Kuparilla on vapaa elektroni sen ulommalla elektronikuorella, joka osallistuu helposti hapettumis-pelkistymisreaktioihin (mikä tekee metallista myös hyvän johtimen). Tämän seurauksena siitä tulee Schmidtin mukaan ”molekulaarinen happikranaatti”. Hopealla ja kullalla ei ole vapaata elektronia, joten ne ovat vähemmän reaktiivisia.

Kupari tappaa myös muilla tavoin, sanoo Keevil, joka on julkaissut artikkeleita vaikutuksesta. Kun mikrobi laskeutuu kuparin päälle, ionit räjäyttävät taudinaiheuttajaa kuin rakettien rynnäkkö, estävät soluhengityksen ja puhkaisevat reikiä solukalvoon tai viruspinnoitteeseen ja luovat vapaita radikaaleja, jotka kiihdyttävät tappamista, erityisesti kuivilla pinnoilla. Mikä tärkeintä, ionit etsivät ja tuhoavat DNA:n ja RNA:n bakteerin tai viruksen sisältä ja estävät mutaatiot, jotka luovat lääkkeille vastustuskykyisiä superbakteereja. ”Ominaisuudet eivät koskaan kulu, vaikka se himmenee”, Schmidt sanoo.

Schmidt on keskittynyt tutkimuksessaan siihen, vähentääkö kupariseosten käyttö usein kosketuksissa olevissa pinnoissa sairaalainfektioita. Centers for Disease Controlin mukaan noin yhdellä 31:stä sairaalapotilaasta on tiettynä päivänä vähintään yksi hoitoon liittyvä infektio, joka maksaa jopa 50 000 dollaria potilasta kohti. Schmidtin uraauurtavassa tutkimuksessa, jota puolustusministeriö rahoitti, tarkasteltiin kupariseoksia pinnoilla, kuten yöpöytätelineissä, tarjotinpöydissä, laskimotolpissa ja tuolien käsinojissa kolmessa sairaalassa eri puolilla maata. Kyseinen 43 kuukautta kestänyt tutkimus osoitti, että infektiot vähenivät 58 prosenttia verrattuna tavanomaisiin infektioprotokolliin.

Jatkotutkimus pysähtyi, kun puolustusministeriö keskittyi Zika-epidemiaan, joten Schmidt käänsi huomionsa yhteistyöhön valmistajan kanssa, joka loi kuparisen sairaalasängyn. Aiemmin tänä vuonna julkaistussa kaksivuotisessa tutkimuksessa verrattiin tehohoitoyksikön sänkyjä, joissa oli muovipinnat, ja sänkyjä, joissa oli kupari. Muovipinnoilla olevat sängyn kiskot ylittivät hyväksytyt riskinormit lähes 90 prosentissa näytteistä, kun taas kuparisängyn kiskot ylittivät normit vain 9 prosentissa näytteistä. ”Osoitimme jälleen kerran erinomaisesti, että kupari voi pitää rakennetun ympäristön puhtaana mikro-organismeista”, hän sanoo.

Schmidt on myös toinen kirjoittaja Grinnell Collegen ympäristömikrobiologin Shannon Hinsa-Leasuren johtamassa 18 kuukautta kestäneessä tutkimuksessa, jossa verrattiin Grinnell Regional Medical Centerin 49-paikkaisen maaseutusairaalan miehitettyjen ja tyhjien huoneiden bakteeripitoisuuksia. Jälleen kupari vähensi bakteerien määrää. ”Jos käytät kupariseosta, joka toimii aina”, Hinsa-Leasure sanoo, ”sinun on silti puhdistettava ympäristö, mutta sinulla on jotain, joka toimii koko ajan (desinfioidakseen) myös.”

Kuparin valjastaminen

Keevil ja Schmidt ovat havainneet, että kuparin asentaminen vain 10 prosenttiin pinnoista estäisi tartuntoja ja säästäisi 1 176 dollaria päivässä (verrattaessa tartuntojen hoitokustannusten vähenemistä kuparin asentamisen kustannuksiin). Sairaalat ovat kuitenkin olleet hitaita reagoimaan. ”Olen ollut yllättynyt siitä, miten hitaasti sairaalat ovat ottaneet sen käyttöön”, Hinsa-Leasure lisää. ”Se johtuu paljolti terveydenhuoltojärjestelmästämme ja sairaaloiden rahoituksesta, joka on hyvin niukka. Kun sairaalassamme uusittiin päivystyshuonetta, asensimme kupariseoksia keskeisiin paikkoihin. Se on siis erittäin järkevää, kun tehdään remonttia tai rakennetaan jotain uutta. Se on kalliimpaa, jos vain vaihdat jotain, mikä sinulla on jo olemassa.”

Pohjois-Carolinassa ja Virginiassa sijaitseva Sentara-sairaalajärjestelmä teki kuparikyllästetyistä pinnoista standardin 13 sairaalassa vuonna 2017 vuodeosastopöytien ja sängyn kaiteiden yläpuolella sen jälkeen, kun Virginia Beachin sairaalassa vuonna 2016 tehdyssä kliinisessä kokeessa raportoitiin lääkkeille vastustuskykyisten organismien vähenemisestä 78 prosentilla. Israelissa kehitetyn teknologian avulla sairaala on myös siirtynyt kuparilla kyllästettyihin vuodevaatteisiin. Keevil sanoo, että Ranska ja Puola ovat alkaneet laittaa kupariseoksia sairaaloihin. Perussa ja Chilessä, jotka tuottavat kuparia, sitä käytetään sairaaloissa ja julkisissa liikennejärjestelmissä. ”Sitä käytetään siis ympäri maailmaa, mutta se ei ole vielä lähtenyt liikkeelle”, hän sanoo.

Jos kupari tappaa COVID-19:n, pitäisikö sinun pyöritellä ajoittain kädessäsi muutamia pennejä ja kolikoita? Pidä kiinni vedestä, saippuasta ja desinfiointiaineesta. ”Koskaan ei voi tietää, kuinka monta virusta liittyy käteen, joten se ei välttämättä saa niitä kaikkia kokonaan pois”, Schmidt sanoo. ”Se on vain arvaus, suojaako kupari täysin.”