Вчені розробили графеновий фільтр, який повністю знищує патогени
Вчені з Університету Райс перетворили індукований лазером графен (англ. Laser-induced graphene, LIG) в фільтр, який самостерилізується, та який вловлює патогени з повітря й вбиває їх невеликими імпульсами електрики.
Гнучкий фільтр, розроблений в хімічній лабораторії університету під керівництвом Джеймса Тура, може становити особливий інтерес для медичних установ. За даними центру з контролю та профілактиці захворювань США, у пацієнтів під час госпіталізації є високий ризик отримати потенційно стійку до антибіотиків інфекцію.
Пристрій, описаний в журналі Американського хімічного товариства ACS Nano, вловлює бактерії, грибки, спори, пріони, ендотоксини та інші біологічні забруднення, що переносяться повітрям. Фільтр запобігає розмноженню мікробів, періодично нагріваючись до 350°C, що досить для знищення патогенів та їх побічних токсичних продуктів. Фільтр споживає вкрай мало енергії, нагрівається та охолоджується протягом декількох секунд.
«Дуже багато пацієнтів заражаються хвороботворними бактеріями, які, наприклад, можуть призвести до сепсису, прямо в лікарні. І нам необхідні нові методи боротьби не тільки з патогенами, що переносяться повітрям, але й з продуктами їх життєдіяльності, які можуть викликати важкі захворювання у пацієнтів. Деякі з цих патогенів, такі як ендотоксини, для свого знищення, повинні піддаватися впливу температури вище ніж 300°C», - сказав Тур.
Сам фільтр LIG - це піна з тонких вуглецевих волокон, синтезованих шляхом нагрівання поверхні поліімідного листа за допомогою промислового лазера. Процес, відкритий лабораторією Тура у 2014 році, знайшов широке застосування в електроніці, трибоелектричних наногенераторах, електрокаталізі, фільтрації води та навіть в мистецтві.
Але для виготовлення фільтра довелося трохи змінити технологію — треба було синтезувати волокна графену з обох сторін поліімідного листа, залишаючи при цьому тонку тривимірну решітку полімеру для посилення графенової піни. Використання промислового лазера сприяло утворенню густого «лісу» графенових волокон.
Як і будь-який чистий графен, отримана піна проводить електрику. І при подачі електроенергії, фільтр нагрівається до 350°C, що вбиває не тільки патогени, а й розкладає побічні токсичні продукти, якими можуть харчуватися нові мікроорганізми.
«Згідно з прогнозами, до 2050 року, від стійких до ліків бактерій, щорічно вмиратимуть 10 мільйонів чоловік, — заявив Тур. - І світу давно потрібно інноваційний підхід для запобігання поширенню патогенних мікроорганізмів та пов'язаних з ними шкідливих токсинів. І цей повітряний фільтр LIG повинен стати важливою частиною цього захисту».
За матеріалами: EurekAlert