GRAFEENI õHUFILTER PüüAB KINNI JA HäVITAB BAKTERID

Teadlased on välja töötanud steriliseeriva grafeenifiltri, mis seob õhust mikroobid ja nende kahjulikud tooted ning hävitab need. Nad arvavad, et seade on kasulik haiglates ja muudes tervishoiuasutustes.

Teadlased võisid haigla tingimustes leida viisi bakterite püüdmiseks ja hävitamiseks.

Haiguste tõrje ja ennetamise keskuste (CDC) andmetel omandab haiglaravi ja -ennetuskeskuse (CDC) andmetel igal aastal umbes üks 25-st Ameerika Ühendriikide patsiendist haiglaravi tõttu vähemalt ühe nakkuse.

Värske ajakirja paber ACS Nano kirjeldab issteriliseeruvat grafeenfiltrit ja selle toimimist katsetes.

Seade on uuringu vanemautor James M. Touri, Ph.D., ja tema meeskonna Rice'i ülikoolis Houston TX-is, kus Tour omab professorikohta materjaliteaduses ja nanoinseneritöös ning keemias ja informaatikas.

"Nii paljud patsiendid nakatuvad bakteritesse ja nende ainevahetusproduktidesse, mis võib näiteks haiglas viibides põhjustada sepsise," ütleb prof Tour.

Filter sisaldab laseriga indutseeritud grafeeni (LIG) tehnoloogiat. Grafeen on süsiniku vorm, mis on äärmiselt õhuke, väga tugev ja võimeline juhtima elektrit.

Grafeenil on palju rakendusi, mis lisaks meditsiinile võivad ulatuda digitaalsest elektroonikast lennundustehnika juurde.

Isessteriliseeruv grafeeni õhufilter

LIG on poorne grafeenvaht, mis tekib siis, kui tööstuslik laserlõikur soojendab tavalisest kõrgtugevast polümeerist polüimiidilehe pinda.

Kuna prof Tour ja tema meeskond avastasid LIG-i valmistamise protsessi 2014. aastal, on see põhjustanud palju rakendusi alates elektroonikast kuni kunstini.

Meeskond leidis, et nad saaksid LIG-i filtrina kasutamiseks kohandada, moodustades polüimiidi mõlemale küljele grafeeni. Nii tekib polümeerist õhuke, kuid tugev 3D-võre, mis tugevdab grafeenivahtu.

Lõpuks leidsid nad, et suudavad põimitud lehtede peenardele ehitada filtri, mis koosneb juhtivatest grafeenkiududest paksudest metsadest.

Struktuuri tõttu suudab vahtfilter haarata mikroorganisme, nagu bakterid ja seened, koos teiste õhus sisalduvate saasteainetega, nagu eosed, prioonid ja mitmesugused toksilised ühendid, mis esinevad aerosoolides, tilkades ja osakestes.

Filter püüab kinni ja hävitab selle, mida see tabab, soojendades seda perioodiliselt temperatuurini 350 ° C (660 ° F) läbi selle läbiva elektrienergia. Selle temperatuuri saavutamiseks pole vaja palju voolu ja uuesti jahtumiseks kulub vaid mõni sekund.

Hävitab kahjulikke molekule

350 ° C temperatuur on piisavalt kuum, et hävitada mikroorganismid ja kõik kõrvalsaadused, mis võivad toita uusi mikroobe, samuti kõik molekulid, mis võivad põhjustada kahjulikke bioloogilisi reaktsioone ja haigusi, märgivad autorid.

"Nende molekulide hulka kuuluvad pürogeenid, allergeenid, eksotoksiinid, endotoksiinid, mükotoksiinid, nukleiinhapped ja prioonid," lisavad nad.

"Me vajame rohkem meetodeid," selgitab prof Tour, "et võidelda mitte ainult bakterite, vaid ka nende allavoolu kuuluvate toodete õhus levimise vastu, mis võib põhjustada tõsiseid reaktsioone patsientide seas."

"Mõned neist toodetest, näiteks endotoksiinid, peavad nende deaktiveerimiseks olema temperatuuril 300 ° C," lisab ta.

Prof. Tour soovitab, et baktereid tootvate molekulide hävitamine vähendaks oluliselt nende leviku riski patsientide seas, mille tulemuseks oleks lühem hospitaliseerimine, vähem haigusi ja vähem surmajuhtumeid.

Ta ja tema meeskond usuvad, et üks eritellimusel valmistatud LIG-filter võib asendada kaks filtrit, mille haiglad peavad föderaalsete eeskirjade järgimiseks praegu oma ventilatsioonisüsteemidesse paigaldama.

Oma uurimuses kirjeldavad teadlased, kuidas nad testisid LIG-filtrit kaubandusliku vaakumiõhu filtreerimissüsteemi abil, mis töötab õhu imemisega kiirusega 10 liitrit minutis.

Nad jooksid testi 90 tundi peatumata. Tulemused näitasid, et kuumutamismeetodil õnnestus kõigi patogeenide ja nende kõrvalsaaduste filtrid steriliseerida.

Potentsiaalselt kauem kestev õhufilter

Kultiveerimiskatsete põhjal leidis meeskond ka, et bakterid ei läbinud LIG-filtrit. Testid hõlmasid bakterite kasvatamist filtrist allavoolu asuval membraanil.

Teadlased inkubeerisid kasutatud filtreid ka pärast 90-tunnist kasutamist 130 tundi ja uurisid neid. Nad võrdlesid inkubeeritud filtrite tulemusi, mida ei olnud kuumutatud.

Tulemused näitasid, et kasutatud LIG-filtrid, mida oli korduvalt kuumutatud temperatuurini üle 300 ° C, ei olnud inkubeerimise ajal ühtegi bakterit uuesti kasvatanud. Kuumutamata LIG-filtrite puhul see nii ei olnud.

Meeskond soovitab, et isesteriliseerimise võime võib anda LIG-filtritele pikema eluea, nii et kasutajatel poleks vaja neid nii sageli vahetada kui tavapärasemaid õhufiltrid.

Prof Tour näeb ette ka LIG-filtrite kasutamist kommertslennukites.