A grafén légszűrő befogja és elpusztítja a baktériumokat
A tudósok kifejlesztettek egy sterilizáló grafénszűrőt, amely megfogja a mikrobákat és káros termékeiket a levegőből és elpusztítja őket. Úgy gondolják, hogy az eszköz kórházakban és más egészségügyi intézményekben hasznos.
A Betegség-ellenőrzési és Megelőzési Központ (CDC) adatai szerint az Egyesült Államokban 25-ből körülbelül 1 betegnél kórházi ellátás miatt legalább egy fertőzés jut el.
A folyóirat nemrégiben megjelent cikke ACS Nano leírja az önsterilizáló grafénszűrőt és annak teljesítményét a vizsgálatok során.
Az eszköz a tanulmány vezető szerzője, James M. Tour, Ph.D., és csapata alkotása a Houston TX-i Rice Egyetemen, ahol Tour az anyagtudomány és a nanoépítés, valamint a kémia és az informatika professzora.
"Nagyon sok beteg megfertőződik baktériumoktól és anyagcseretermékeiktől, ami például szepszist eredményezhet a kórházban" - mondja Prof. Tour.
A szűrő lézerindukált grafén (LIG) technológiát tartalmaz. A grafén a szén egy olyan formája, amely rendkívül vékony, nagyon erős és képes vezetni az áramot.
A grafénnek számos alkalmazása van, amelyek az orvostudomány mellett a digitális elektronikától a repüléstechnikáig terjedhetnek.
Önsterilizáló grafén légszűrő
A LIG egy porózus grafénhab, amely akkor keletkezik, amikor egy ipari lézervágó felmelegíti egy közönségesen nagy szilárdságú polimer poliimid lap felületét.
Mióta Prof. Tour és csapata felfedezte a LIG készítésének folyamatát 2014-ben, ez számos alkalmazási területet felhozott, az elektronikától a művészetig.
A csapat úgy találta, hogy a LIG-t szűrőként való felhasználásra úgy alakíthatják ki, hogy grafént képeznek a poliimid mindkét oldalán. Ez a polimer vékony - de erős - 3D rácsát eredményezi, amely megerősíti a grafén habot.
Végül rájöttek, hogy vastag, vezetőképes grafénszálakból álló erdőket tartalmazó szűrőt tudnak felépíteni az átlapolt lapok ágyain.
Szerkezetéből adódóan a habszűrő mikroorganizmusokat, például baktériumokat és gombákat képes befogni, más levegőben lévő szennyeződésekkel, például spórákkal, prionokkal és különféle toxikus vegyületekkel, amelyek aeroszolokban, cseppekben és részecskékben vannak jelen.
A szűrő csapdába ejti és megsemmisíti az elkapottakat azzal, hogy a rajta áthaladó áram hatására rendszeresen 350 ° C hőmérsékletre melegszik. Ehhez a hőmérséklethez nincs sok energiára szükség, és csak néhány másodpercet vesz igénybe, amíg újra lehűl.
Elpusztítja a káros molekulákat
A 350 ° C hőmérséklet elég meleg ahhoz, hogy elpusztítsa a mikroorganizmusokat és minden olyan mellékterméket, amely új mikrobákat táplálhat, valamint minden olyan molekulát, amely káros biológiai reakciókat és betegségeket okozhat "- jegyzik meg a szerzők.
"Ezek a molekulák tartalmaznak pirogéneket, allergéneket, exotoxinokat, endotoxinokat, mikotoxinokat, nukleinsavakat és prionokat" - teszik hozzá.
"Több módszerre van szükségünk" - magyarázza Tour professzor.
"Ezen termékek némelyikét, például az endotoxinokat, 300 ° C hőmérsékletnek kell kitenni, hogy inaktiválják őket" - teszi hozzá.
Prof. Tour azt sugallja, hogy a baktériumokat termelő molekulák elpusztítása jelentősen csökkentené annak kockázatát, hogy elterjedjenek a betegek között, ami rövidebb kórházi ápoláshoz, kevesebb betegséghez és kevesebb halálhoz vezet.
Csapata úgy véli, hogy egyetlen egyedi gyártású LIG szűrő helyettesítheti azt a két szűrőt, amelyet a kórházaknak jelenleg be kell szerelniük szellőzőrendszerükbe, hogy megfeleljenek a szövetségi előírásoknak.
Tanulmányukban a kutatók leírják, hogyan tesztelték a LIG szűrőt egy olyan kereskedelmi vákuumlevegőszűrő rendszerrel, amely 10 liter / perc sebességgel szívja a levegőt.
90 órán át megállás nélkül futtatták a tesztet.Az eredmények azt mutatták, hogy a melegítési módszerrel sikerült az összes kórokozó és melléktermékeik szűrőit sterilizálni.
Potenciálisan hosszabb élettartamú légszűrő
A tenyésztési tesztekből a csoport azt is megállapította, hogy a baktériumok nem jutottak át a LIG szűrőn. A tesztek során baktériumokat tenyésztettek a szűrőtől lefelé lévő membránon.
A kutatók a használt szűrőket a 90 órás használat után 130 órán keresztül inkubálták és megvizsgálták. Összehasonlították az inkubált szűrők eredményeit, amelyek nem voltak átmelegedve.
Az eredmények azt mutatták, hogy a felhasznált LIG szűrők, amelyeket ismételten 300 ° C feletti hőmérsékletre melegítettek, az inkubáció alatt egyetlen baktériumot sem szaporítottak. Nem ez volt a helyzet a fűtetlen LIG szűrőkkel.
A csapat szerint az önsterilizálás képessége hosszabb élettartamot adhat a LIG szűrőknek, így a felhasználóknak nem kell olyan gyakran cserélni őket, mint a hagyományosabb légszűrőknél.
Prof. Tour a LIG szűrők használatát is előirányozza a kereskedelmi repülőgépeken.
„A világnak régóta szüksége van valamilyen megközelítésre a kórokozók és az azokhoz kapcsolódó káros termékek levegőben történő átvitelének mérsékléséhez.”
Prof. James M. Tour
