Membrana filtera čini viruse bezopasnima

Napisao Peter Rüegg

Istraživači iz ETH Zurich razvijaju novu filtarsku membranu koja je vrlo efikasna u filtriranju i inaktivaciji širokog spektra vazduha.prenose i vodeprenosivi virusi. Napravljena od ekološki prihvatljivih materijala, membrana ima primjereno dobro okruženjeotisak ronmenta.

Virusi se mogu širiti ne samo kapljicama ili aerosolima poput novog koronavirusa, već i vodom. U stvari, neki potencijalno opasni patogeni gastrointestinalnih bolesti su virusi koji se prenose vodom.

Do danas su takvi virusi uklonjeni iz vode pomoću nanofiltracije ili reverzne osmoze, ali uz visoku cijenu i ozbiljan utjecaj na okoliš. Na primjer, nanofilteri za viruse izrađeni su od sirovina na bazi nafte, dok reverzna osmoza zahtijeva relativno veliku količinu energije.

Razvijena ekološki prihvatljiva membrana
Sada međunarodni tim istraživača predvođen Raffaeleom Mezzengom, profesorom Food& Soft Materials u ETH Zurich, razvio je novu membranu za filtriranje vode koja je istovremeno vrlo učinkovita i ekološki prihvatljiva. Za njegovu proizvodnju istraživači su koristili prirodne sirovine.

Membrana filtra radi na istom principu koji su Mezzenga i njegove kolege razvili za uklanjanje teških ili plemenitih metala iz vode. Oni stvaraju membranu koristeći denaturirane proteine ​​sirutke koji se okupljaju u sitne filamente zvane amiloidne fibrile. U ovom slučaju, istraživači su kombinirali ovu vlaknastu skelu sa nanočesticama željeznog hidroksida (Fe-O-HO).

Proizvodnja membrane je relativno jednostavna. Za proizvodnju vlakana, proteini sirutke dobijeni preradom mleka dodaju se kiselini i zagrevaju na 90 stepeni Celzijusa. To uzrokuje da se proteini šire i vežu jedni za druge, stvarajući vlakna. Nanočestice se mogu proizvesti u istoj reakcijskoj posudi kao i vlakna: istraživači podižu pH i dodaju gvozdenu sol, što dovodi do toga da se smeša "raspada" u nanočestice željeznog hidroksida, koje se vežu za amiloidne fibrile. Za ovu aplikaciju, Mezzenga i njegove kolege koristili su celulozu za potporu membrane.

Ova kombinacija amiloidnih vlakana i nanočestica željeznog hidroksida čini membranu vrlo efikasnom i efikasnom zamkom za različite viruse prisutne u vodi. Pozitivno nabijeni željezov oksid elektrostatički privlači negativno nabijene viruse i deaktivira ih. Amiloidne fibrile same to ne bi mogle učiniti, jer su poput virusnih čestica negativno nabijene pri neutralnom pH. Međutim, vlakna su idealna matrica za nanočestice željeznog oksida.

Razni virusi su se efikasno eliminisali
Membrana eliminira širok spektar virusa koji se prenose vodom, uključujući adenoviruse bez retkog omotača, retroviruse i enteroviruse. Ova treća skupina može uzrokovati opasne gastrointestinalne infekcije, koje svake godine ubiju oko pola miliona ljudi - često male djece u zemljama u razvoju i zemljama u razvoju. Enterovirusi su izuzetno žilavi i otporni na kiseline i vrlo dugo ostaju u vodi, tako da bi membrana filtra trebala biti posebno privlačna za siromašnije zemlje kao način da se spriječe takve infekcije.

Štaviše, membrana takođe velikom efikasnošću uklanja iz vode viruse gripa H1N1, pa čak i novi virus SARS-CoV-2. U filtriranim uzorcima koncentracija dva virusa bila je ispod granice detekcije, što je ekvivalent skoro potpunoj eliminaciji ovih patogena.

GG quot; Svjesni smo da se novi koronavirus pretežno prenosi kapljicama i aerosolima, ali zapravo, čak i na ovim razmjerima, virus treba biti okružen vodom. Činjenica da ga možemo vrlo efikasno ukloniti iz vode impresivno naglašava široku primjenjivost naše membrane," kaže Mezzenga.

Iako je membrana prvenstveno dizajnirana za upotrebu u postrojenjima za prečišćavanje otpadnih voda ili za prečišćavanje vode za piće, takođe se može koristiti u sistemima za filtriranje vazduha ili čak u maskama. Budući da se sastoji isključivo od ekološki prihvatljivih materijala, mogao bi se jednostavno kompostirati nakon upotrebe - a za njegovu proizvodnju potrebna je minimalna energija. Ove osobine daju joj odličan otisak na životnu sredinu, kako istraživači takođe ističu u svojoj studiji. Budući da je filtracija pasivna, ne zahtijeva dodatnu energiju, što njen rad čini ugljično neutralnim i moguće koristi u bilo kojem društvenom kontekstu, od urbanih do ruralnih zajednica.

Pored Mezzengine laboratorije, u rad su bili uključeni i naučnici sa nekoliko švicarskih univerziteta, uključujući stručnjake za viruse sa univerziteta u Zürichu, Lozani i Ženevi, EPFL-a, Univerziteta u Cagliariju i ETH izdvojenog BluAct-a, koji posjeduje patent na ovo nova tehnologija.

Izvor: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zurich)