Filtruoti membraną virusai tampa nekenksmingi

Peter Rüegg

ETH Ciuricho mokslininkai kuria naują filtro membraną, kuri labai efektyviai filtruoja ir inaktyvuoja daugybę įvairių oronešamas ir vandenspernešami virusai. Pagaminta iš ekologiškai tinkamų medžiagų, membrana turi atitinkamai gerą aplinkąronmentalinis pėdsakas.

Virusai gali plisti ne tik lašeliais ar aerozoliais, tokiais kaip naujasis koronavirusas, bet ir vandenyje. Iš tikrųjų kai kurie potencialiai pavojingi virškinamojo trakto ligų sukėlėjai yra vandenyje plintantys virusai.

Iki šiol tokie virusai buvo pašalinti iš vandens naudojant nanofiltraciją arba atvirkštinę osmozę, tačiau tai kainavo brangiai ir labai paveikė aplinką. Pavyzdžiui, virusų nanofiltrai gaminami iš žaliavų, kurių pagrindas yra nafta, o atvirkštiniam osmosui reikia palyginti daug energijos.

Sukurta ekologiška membrana
Dabar tarptautinė tyrėjų komanda, kuriai vadovauja Raffaele Mezzenga, „Food&“ profesorius; „ETH Ciurich“ „Soft Materials“ sukūrė naują vandens filtro membraną, kuri yra labai efektyvi ir ekologiška. Jam gaminti mokslininkai naudojo natūralias žaliavas.

Filtro membrana veikia tuo pačiu principu, kurį Mezzenga ir jo kolegos sukūrė pašalindami sunkiuosius ar brangiuosius metalus iš vandens. Jie sukuria membraną naudodami denatūruotus išrūgų baltymus, kurie kaupiasi į smulkias gijas, vadinamas amiloidinėmis fibrilėmis. Šiuo atveju mokslininkai sujungė šį fibrilinį karkasą su geležies hidroksido (Fe-O-HO) nanodalelėmis.

Gaminti membraną yra gana paprasta. Fibrilėms gaminti išrūgų baltymai, gaunami perdirbant pieną, dedami į rūgštį ir pašildomi iki 90 laipsnių Celsijaus. Dėl to baltymai išsiplečia ir prisitvirtina vienas prie kito, susidaro fibrilės. Nanodalelės gali būti gaminamos tame pačiame reakcijos inde, kaip ir fibrilės: mokslininkai padidina pH ir prideda geležies druskos, todėl mišinys „suyra“ į geležies hidroksido nanodaleles, kurios prisijungia prie amiloidinių fibrilių. Šioje programoje Mezzenga ir jo kolegos membranai palaikyti naudojo celiuliozę.

Šis amiloido fibrilų ir geležies hidroksido nanodalelių derinys daro membraną labai efektyvia ir efektyvia įvairių vandenyje esančių virusų gaudyklė. Teigiamai įkrautas geležies oksidas elektrostatiškai pritraukia neigiamai įkrautus virusus ir juos inaktyvuoja. Vien amiloido fibrilai to padaryti negalėtų, nes, kaip ir virusinės dalelės, jie taip pat yra neigiamai įkrauti esant neutraliam pH. Tačiau fibrilės yra ideali geležies oksido nanodalelių matrica.

Įvairūs virusai pašalinami labai efektyviai
Membrana pašalina platų vandenyje plintančių virusų spektrą, įskaitant be apvalkalo esančius adenovirusus, retrovirusus ir enterovirusus. Ši trečioji grupė gali sukelti pavojingas virškinamojo trakto infekcijas, kurios kasmet nužudo apie pusę milijono žmonių - dažnai mažų vaikų besivystančiose ir besiformuojančios ekonomikos šalyse. Enterovirusai yra ypač atsparūs ir atsparūs rūgštims ir vandenyje išlieka labai ilgą laiką, todėl filtro membrana turėtų būti ypač patraukli skurdesnėms šalims, siekiant išvengti tokių infekcijų.

Be to, membrana taip pat labai efektyviai pašalina H1N1 gripo virusus ir net naująjį SARS-CoV-2 virusą. Filtruotuose mėginiuose dviejų virusų koncentracija buvo mažesnė už aptikimo ribą, o tai tolygu beveik visiškam šių patogenų pašalinimui.

GG quot; Mes žinome, kad naujasis koronavirusas dažniausiai perduodamas per lašelius ir aerozolius, tačiau iš tikrųjų net ir tokiu mastu virusą reikia apsupti vandeniu. Tai, kad galime jį labai efektyviai pašalinti iš vandens, įspūdingai pabrėžia platų mūsų membranos pritaikomumą," sako Mezzenga.

Nors membrana pirmiausia skirta naudoti nuotekų valymo įrenginiuose arba geriamajam vandeniui valyti, ji taip pat galėtų būti naudojama oro filtravimo sistemose ar net kaukėse. Kadangi jį sudaro tik ekologiškai pagrįstos medžiagos, jį po naudojimo galima tiesiog kompostuoti - o jo gamybai reikia minimalios energijos. Šie bruožai suteikia puikų aplinkos pėdsaką, kaip savo tyrime pabrėžia ir mokslininkai. Kadangi filtravimas yra pasyvus, jam nereikia papildomos energijos, todėl jo veikimas tampa anglies požiūriu neutralus ir galimas naudoti bet kokiuose socialiniuose kontekstuose, pradedant miesto ir kaimo bendruomenėmis.

Be „Mezzenga“ laboratorijos, šiame darbe dalyvavo mokslininkai iš kelių Šveicarijos universitetų, įskaitant virusų specialistus iš Ciuricho, Lozanos ir Ženevos universitetų, EPFL, Kaljario universiteto ir ETH „spin-off“ „BluAct“, kuriam priklauso šis patentas. nauja technologija.

Šaltinis: „Eidgenössische Technische Hochschule Zürich“ (ETH Ciurichas)