فیلتر غشا رندر ویروس های بی ضرر

توسط پیتر روگ

محققان ETH زوریخ در حال توسعه یک غشای فیلتر جدید هستند که در فیلتر کردن و غیر فعال کردن طیف گسترده ای از هوا بسیار کارآمد است-منتقل شده و آب-ويروس ها رو منتقل ميکنن ساخته شده از مواد صوتی اکولوژیکی، غشا دارای حس مناسب خوبردپاي رانمنتال .

ویروس ها می توانند نه تنها از طریق قطره ها یا آئروسل ها مانند کروناویروس جدید، بلکه در آب نیز گسترش پیدا کنند. در واقع برخی عوامل بیماری زا بالقوه خطرناک بیماری های گوارشی ویروس های منتقله از آب هستند.

تا به امروز چنین ویروس هایی با استفاده از نانوفیلمراتاسیون یا اسمز معکوس از آب خارج شده اند، اما با هزینه بالا و تأثیر شدید بر محیط زیست. به عنوان مثال نانوفیلمترها برای ویروس ها از مواد اولیه مبتنی بر نفت ساخته می شوند، در حالی که اسمز معکوس نیاز به مقدار نسبتاً زیادی انرژی دارد.

غشای سازگار با محیط زیست توسعه یافت
هم اکنون یک تیم بین المللی از محققان به رهبری Raffaele Mezzenga، استاد Food & Soft Materials در ETH زوریخ، غشای فیلتر آب جدیدی را توسعه داده اند که هم بسیار موثر است و هم سازگار با محیط زیست. محققان برای ساخت آن از مواد اولیه طبیعی استفاده کردند.

غشای فیلتر بر روی همان اصل کار می کند که مزنگا و همکارانش برای خارج کردن فلزات سنگین یا گرانبها از آب توسعه داده اند. آن ها غشا را با استفاده از پروتئین های آبله دناتور شده ایجاد می کنند که به فیلامنت های دقیقه ای به نام فیبرل های آمیلوئید جمع می شوند. در این مثال، محققان این داربست فیبریل را با نانوذرات هیدروکسید آهن (Fe-O-HO) ترکیب کرده اند.

ساخت غشا نسبتاً ساده است. برای تولید فیبرل ها، پروتئین های آبشش حاصل از فرآوری شیر به اسید اضافه می شوند و تا ۹۰ درجه سانتیگراد گرم می شوند. این امر باعث گسترش و اتصال پروتئین ها به یکدیگر می شود و فیبرل تشکیل می دهد. نانوذرات را می توان در همان رگ واکنش فیبریلز تولید کرد: محققان pH را بالا می کشند و نمک آهن را اضافه می کنند و باعث می شوند مخلوط به نانوذرات هیدروکسید آهن که به فیبرل های آمیلوئید متصل هستند «از هم پاشیده» شود. برای این کاربرد، مزنگا و همکارانش از سلولز برای حمایت از غشا استفاده کردند.

این ترکیب فیبریل های آمیلوئید و نانوذرات هیدروکسید آهن، غشا را به دام بسیار مؤثر و کارآمدی برای ویروس های مختلف حاضر در آب تبدیل می کند. اکسید آهن با شارژ مثبت از نظر الکترواستاتیکی ویروس های دارای بار منفی را جذب می کند و آن ها را غیر فعال می کند. فیبریلز آمیلوئید به تنهایی قادر به انجام این کار نخواهد بود زیرا مانند ذرات ویروسی نیز در pH خنثی شارژ منفی می شوند. با این حال، فیبریل ها ماتریس ایده آل برای نانوذرات اکسید آهن هستند.

ویروس های مختلف حذف بسیار کارآمد
غشا طیف گسترده ای از ویروس های منتقله از آب از جمله آدنوویروس های توسعه نیافته، رتروویروس ها و انتروویروس ها را از بین می برد. این گروه سوم می تواند باعث عفونت های خطرناک گوارشی شود که هر ساله حدود نیم میلیون نفر - اغلب کودکان خردسال در کشورهای در حال توسعه و نوظهور - را می کشند. انتروویروس ها بسیار سخت و مقاوم به اسید هستند و برای مدت بسیار طولانی در آب باقی می مانند، بنابراین غشای فیلتر باید به ویژه برای کشورهای فقیرتر به عنوان راهی برای کمک به جلوگیری از چنین عفونت هایی جذاب باشد.

همچنین غشا ویروس های آنفلوآنزای H1N1 و حتی ویروس جدید SARS-CoV-2 را نیز از آب با کارایی بسیار حذف می کند. در نمونه های فیلتر شده، غلظت دو ویروس زیر حد تشخیص بود که معادل حذف تقریباً کامل این عوامل بیماری زا است.

"ما آگاه هستیم که ویروس جدید عمدتا از طریق قطره و آئروسل منتقل می شود، اما در واقع حتی در این مقیاس، ویروس نیاز به احاطه شدن توسط آب دارد. این واقعیت است که ما می توانیم آن را بسیار کارآمد از آب حذف چشمگیری بر قابلیت اجرا گسترده ای از غشای ما، می گوید: Mezzenga.

در حالی که غشا در درجه اول برای استفاده در تصفیه خانه های فاضلاب یا برای تصفیه آب آشامیدنی طراحی شده است، همچنین می تواند در سیستم های تصفیه هوا یا حتی در ماسک ها مورد استفاده قرار گیرد. از آنجا که آن را به طور انحصاری از مواد صوتی اکولوژیک تشکیل شده است، آن را به سادگی می تواند پس از استفاده کمپوست - و تولید آن نیاز به حداقل انرژی است. این صفات به آن ردپای زیست محیطی بسیار خوبی می دهند، چرا که محققان نیز در مطالعه خود به آن اشاره می کنند. از آنجا که تصفیه منفعل است، نیاز به انرژی اضافی ندارد، که عملیات کربن خود را خنثی و استفاده احتمالی در هر زمینه اجتماعی، از جوامع شهری تا روستایی می کند.

علاوه بر آزمایشگاه مزنگا، دانشمندان چندین دانشگاه سوئیسی در این کار نقش داشت که از آن جمله می توان به متخصصان ویروس از دانشگاه های زوریخ، لوزان و ژنو، EPFL، دانشگاه کالیاری و ETH spin-off BluAct که حق ثبت اختراع این فناوری جدید را در اختیار دارد، کمک کرد.

منبع: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zurich)