Filtermembran gør vira harmløse

Virus kan spredes ikke kun via dråber eller aerosoler som den nye coronavirus, men i vand, også. Faktisk, nogle potentielt farlige patogener af mave-tarmsygdomme er vandbårne vira.

Til dato, sådanne vira er blevet fjernet fra vand ved hjælp af nanofiltrering eller omvendt osmose, men med høje omkostninger og alvorlig påvirkning af miljøet. For eksempel, nanofiltre til vira er lavet af petroleumsbaserede råmaterialer, mens omvendt osmose kræver en relativt stor mængde energi.

Miljøvenlig membran udviklet

Nu er et internationalt team af forskere ledet af Raffaele Mezzenga, Professor i fødevarer og bløde materialer ved ETH Zürich, har udviklet en ny vandfiltermembran, der både er yderst effektiv og miljøvenlig. For at fremstille det, forskerne brugte naturlige råvarer.

Filtermembranen fungerer efter samme princip, som Mezzenga og hans kolleger udviklede til at fjerne tunge eller ædle metaller fra vand. De skaber membranen ved hjælp af denaturerede valleproteiner, der samles til små filamenter kaldet amyloidfibriller. I dette tilfælde, forskerne har kombineret dette fibrillestillads med nanopartikler af jernhydroxid (Fe-O-HO).

Fremstillingen af ​​membranen er forholdsvis enkel. For at producere fibrillerne, valleproteiner afledt af mælkeforarbejdning tilsættes syre og opvarmes til 90 grader Celsius. Dette får proteinerne til at udvide sig og binde sig til hinanden, danner fibriller. Nanopartiklerne kan produceres i samme reaktionsbeholder som fibrillerne:Forskerne hæver pH-værdien og tilsætter jernsalt, får blandingen til at desintegrere til jernhydroxidnanopartikler, som binder til amyloidfibrillerne. For denne ansøgning, Mezzenga og hans kolleger brugte cellulose til at understøtte membranen.

Denne kombination af amyloidfibriller og jernhydroxidnanopartikler gør membranen til en yderst effektiv og effektiv fælde for forskellige vira, der findes i vand. Det positivt ladede jernoxid tiltrækker elektrostatisk de negativt ladede vira og inaktiverer dem. Amyloidfibriller alene ville ikke være i stand til at gøre dette, fordi ligesom de virale partikler, de er også negativt ladede ved neutral pH. Imidlertid, fibrillerne er den ideelle matrix for jernoxidnanopartiklerne.

Forskellige vira elimineres meget effektivt

Membranen eliminerer en lang række vandbårne vira, inklusive adenovira uden kappe, retrovirus og enterovira. Denne tredje gruppe kan forårsage farlige gastrointestinale infektioner, som dræber omkring en halv million mennesker – ofte små børn i udviklings- og vækstlande – hvert år. Enterovira er ekstremt seje og syreresistente og forbliver i vandet i meget lang tid, så filtermembranen burde være særlig attraktiv for fattigere lande som en måde at hjælpe med at forhindre sådanne infektioner på.

I øvrigt, membranen fjerner også H1N1-influenzavirus og endda den nye SARS-CoV-2-virus fra vandet med stor effektivitet. I filtrerede prøver, koncentrationen af ​​de to vira var under detektionsgrænsen, hvilket svarer til næsten fuldstændig eliminering af disse patogener.

"Vi er klar over, at den nye coronavirus overvejende overføres via dråber og aerosoler, men faktisk selv på denne skala, virussen kræver at være omgivet af vand. Det faktum, at vi kan fjerne det meget effektivt fra vand, understreger på imponerende vis den brede anvendelighed af vores membran, " siger Mezzenga.

Mens membranen primært er designet til brug i spildevandsrensningsanlæg eller til drikkevandsbehandling, det kan også bruges i luftfiltreringssystemer eller endda i masker. Da det udelukkende består af økologiske materialer, det kunne simpelthen komposteres efter brug - og dets produktion kræver minimal energi. Disse egenskaber giver det et fremragende miljømæssigt fodaftryk, som forskerne også påpeger i deres undersøgelse. Fordi filtreringen er passiv, det kræver ingen ekstra energi, som gør dens drift CO2-neutral og mulig anvendelig i enhver social sammenhæng, fra bysamfund til landdistrikter.