En titanat nanotrådsmaske, der kan fjerne patogener

Filter "papir" lavet af titaniumoxid nanotråde er i stand til at fange patogener og ødelægge dem med lys. Denne opdagelse fra et EPFL-laboratorium kunne tages i brug i personlige værnemidler, samt i ventilations- og klimaanlæg.

Som led i forsøg på at begrænse COVID-19-pandemien, papirmasker bliver i stigende grad gjort obligatoriske. Deres relative effektivitet er ikke længere i tvivl, men deres udbredte anvendelse har en række ulemper. Disse omfatter miljøpåvirkningen af ​​engangsmasker lavet af lag af ikke-vævede polypropylen-plastmikrofibre. I øvrigt, de fanger blot patogener i stedet for at ødelægge dem. "I et hospitalsmiljø, disse masker placeres i specielle skraldespande og håndteres korrekt, " siger László Forró, leder af EPFL's Laboratory of Physics of Complex Matter. "Imidlertid, deres brug i den bredere verden – hvor de bliver smidt i åbne affaldsspande og endda efterladt på gaden – kan gøre dem til nye kilder til forurening."

Forskere i Forrós laboratorium arbejder på en lovende løsning på dette problem:en membran lavet af titaniumoxid nanotråde, ligner filterpapir i udseende, men med antibakterielle og antivirale egenskaber.

Deres materiale virker ved at bruge de fotokatalytiske egenskaber af titaniumdioxid. Når de udsættes for ultraviolet stråling, fibrene omdanner fast fugt til oxidationsmidler såsom hydrogenperoxid, som har evnen til at ødelægge patogener. "Da vores filter er usædvanligt godt til at absorbere fugt, det kan fange dråber, der bærer vira og bakterier, " siger Forró. "Dette skaber et gunstigt miljø for oxidationsprocessen, som udløses af lys."

Forskernes arbejde optræder i dag i Avancerede funktionelle materialer , og omfatter eksperimenter, der viser membranens evne til at ødelægge E. coli, referencebakterien i biomedicinsk forskning, og DNA-strenge i løbet af få sekunder. Baseret på disse resultater, forskerne hævder - selv om dette stadig mangler at blive demonstreret eksperimentelt - at processen ville være lige så vellykket på en bred vifte af vira, inklusive SARS-CoV-2.

Deres artikel fastslår også, at fremstilling af sådanne membraner ville være mulig i stor skala:laboratoriets udstyr alene er i stand til at producere op til 200 m. ² filterpapir om ugen, eller nok til op til 80, 000 masker om måneden. I øvrigt, maskerne kunne steriliseres og genbruges tusind gange. Dette ville afhjælpe mangel og væsentligt reducere mængden af ​​affald, der skabes af engangs kirurgiske masker. Endelig, fremstillingsprocessen, som involverer kalcinering af titanit nanotrådene, gør dem stabile og forhindrer risikoen for, at nanopartikler indåndes af brugeren.

En start-up ved navn Swoxid er allerede ved at forberede sig på at flytte teknologien ud af laboratoriet. "Membranerne kan også bruges i luftbehandlingsapplikationer såsom ventilations- og klimaanlæg samt i personligt værnemidler, " siger Endre Horváth, artiklens hovedforfatter og medstifter af Swoxid.