Мембрана фильтра обезвреживает вирусы

Питер Рюэгг

Исследователи из ETH Zurich разрабатывают новую фильтрующую мембрану, которая очень эффективна при фильтрации и инактивации широкого спектра воздушных потоков.переносимый и водныйпереносимые вирусы. Изготовленная из экологически чистых материалов, мембрана имеет достаточно хорошие условия для окружающей среды.ронментальный след.

Вирусы могут распространяться не только через капли или аэрозоли, как новый коронавирус, но и через воду. Фактически, некоторые потенциально опасные возбудители желудочно-кишечных заболеваний - это вирусы, передающиеся через воду.

На сегодняшний день такие вирусы были удалены из воды с помощью нанофильтрации или обратного осмоса, но это дорого обходится и оказывает серьезное воздействие на окружающую среду. Например, нанофильтры для вирусов изготавливаются из сырья на нефтяной основе, тогда как обратный осмос требует относительно большого количества энергии.

Разработана экологически чистая мембрана
Теперь международная группа исследователей под руководством Раффаэле Меззенга, профессора Food& Soft Materials в ETH Zurich разработала новую мембрану фильтра для воды, которая является одновременно высокоэффективной и экологически чистой. Для его изготовления исследователи использовали натуральное сырье.

Мембрана фильтра работает по тому же принципу, который Меззенга и его коллеги разработали для удаления тяжелых или драгоценных металлов из воды. Они создают мембрану, используя денатурированные сывороточные белки, которые собираются в мельчайшие волокна, называемые амилоидными фибриллами. В этом случае исследователи объединили этот фибрильный каркас с наночастицами гидроксида железа (Fe-O-HO).

Изготовить мембрану относительно просто. Для производства фибрилл сывороточные белки, полученные в результате переработки молока, добавляют в кислоту и нагревают до 90 градусов Цельсия. Это заставляет белки расширяться и прикрепляться друг к другу, образуя фибриллы. Наночастицы можно производить в том же реакционном сосуде, что и фибриллы: исследователи повышают pH и добавляют соль железа, в результате чего смесь «распадается» на наночастицы гидроксида железа, которые прикрепляются к амилоидным фибриллам. Для этого приложения Mezzenga и его коллеги использовали целлюлозу для поддержки мембраны.

Эта комбинация амилоидных фибрилл и наночастиц гидроксида железа делает мембрану высокоэффективной ловушкой для различных вирусов, присутствующих в воде. Положительно заряженный оксид железа электростатически притягивает отрицательно заряженные вирусы и инактивирует их. Сами по себе амилоидные фибриллы не смогли бы этого сделать, потому что, как и вирусные частицы, они также имеют отрицательный заряд при нейтральном pH. Однако фибриллы являются идеальной матрицей для наночастиц оксида железа.

Высокоэффективное уничтожение различных вирусов
Мембрана устраняет широкий спектр передаваемых через воду вирусов, включая аденовирусы без оболочки, ретровирусы и энтеровирусы. Эта третья группа может вызывать опасные желудочно-кишечные инфекции, от которых ежегодно умирает около полумиллиона человек - часто маленьких детей в развивающихся и развивающихся странах. Энтеровирусы чрезвычайно устойчивы и устойчивы к кислотам и остаются в воде в течение очень долгого времени, поэтому мембрана фильтра должна быть особенно привлекательной для более бедных стран как средство предотвращения таких инфекций.

Кроме того, мембрана также с большой эффективностью удаляет из воды вирусы гриппа H1N1 и даже новый вирус SARS-CoV-2. В отфильтрованных образцах концентрация двух вирусов была ниже предела обнаружения, что эквивалентно почти полному уничтожению этих патогенов.

GG quot; Мы знаем, что новый коронавирус преимущественно передается через капли и аэрозоли, но на самом деле, даже в этом масштабе, вирус требует окружения водой. Тот факт, что мы можем очень эффективно удалить его из воды, впечатляюще подчеркивает широкую применимость нашей мембраны" - говорит Меззенга.

Хотя мембрана в первую очередь предназначена для использования на станциях очистки сточных вод или для очистки питьевой воды, ее также можно использовать в системах фильтрации воздуха или даже в масках. Поскольку он состоит исключительно из экологически чистых материалов, его можно просто компостировать после использования, а для его производства требуется минимум энергии. Эти черты создают отличный экологический след, как отмечают исследователи в своем исследовании. Поскольку фильтрация является пассивной, она не требует дополнительной энергии, что делает ее работу углеродно-нейтральной и ее можно использовать в любом социальном контексте, от городских до сельских.

Помимо лаборатории Мезенги, к работе были привлечены ученые из нескольких швейцарских университетов, в том числе специалисты по вирусам из университетов Цюриха, Лозанны и Женевы, EPFL, Университета Кальяри и дочерней компании ETH BluAct, которая владеет патентом на эту технологию. новая технология.

Источник: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zurich)