Filtrarea membranei redă virușii inofensivi

De Peter Rüegg

Cercetătorii de la ETH Zurich dezvoltă o nouă membrană filtrantă care este extrem de eficientă la filtrarea și inactivarea unei largi varietăți desuportat și de apăvirusuri suportate. Fabricată din materiale ecologice, membrana are un mediu adecvatamprenta ronmentală.

Virușii se pot răspândi nu numai prin picături sau aerosoli precum noul coronavirus, ci și în apă. De fapt, unii agenți patogeni potențial periculoși ai bolilor gastro-intestinale sunt viruși pe bază de apă.

Până în prezent, astfel de viruși au fost eliminați din apă folosind nanofiltrarea sau osmoza inversă, dar cu costuri ridicate și cu impact sever asupra mediului. De exemplu, nanofiltrele pentru viruși sunt fabricate din materii prime pe bază de petrol, în timp ce osmoza inversă necesită o cantitate relativ mare de energie.

Membrana ecologică dezvoltată
Acum o echipă internațională de cercetători condusă de Raffaele Mezzenga, profesor de Food& Soft Materials la ETH Zurich a dezvoltat o nouă membrană de filtrare a apei, care este atât eficientă, cât și ecologică. Pentru fabricarea acestuia, cercetătorii au folosit materii prime naturale.

Membrana filtrantă funcționează pe același principiu pe care Mezzenga și colegii săi l-au dezvoltat pentru îndepărtarea metalelor grele sau prețioase din apă. Ei creează membrana folosind proteine ​​din zer denaturate care se asamblează în filamente minuscule numite fibrile amiloide. În acest caz, cercetătorii au combinat această schelă de fibrilă cu nanoparticule de hidroxid de fier (Fe-O-HO).

Fabricarea membranei este relativ simplă. Pentru a produce fibrilele, proteinele din zer derivate din prelucrarea laptelui sunt adăugate la acid și încălzite la 90 de grade Celsius. Acest lucru face ca proteinele să se extindă și să se atașeze una la cealaltă, formând fibrile. Nanoparticulele pot fi produse în același vas de reacție ca fibrilele: cercetătorii cresc pH-ul și adaugă sare de fier, determinând amestecul să se "dezintegreze" în nanoparticulele de hidroxid de fier, care se atașează la fibrilele amiloide. Pentru această aplicație, Mezzenga și colegii săi au folosit celuloză pentru a susține membrana.

Această combinație de fibrile amiloide și nanoparticule de hidroxid de fier face membrana o capcană extrem de eficientă și eficientă pentru diferiți viruși prezenți în apă. Oxidul de fier încărcat pozitiv atrage electrostatic virusurile încărcate negativ și le inactivează. Fibrilele amiloide singure nu ar putea face acest lucru, deoarece, la fel ca particulele virale, acestea sunt, de asemenea, încărcate negativ la pH neutru. Cu toate acestea, fibrilele sunt matricea ideală pentru nanoparticulele de oxid de fier.

Diversi viruși eliminați extrem de eficient
Membrana elimină o gamă largă de virusuri transmise de apă, inclusiv adenovirusuri neînvelite, retrovirusuri și enterovirusuri. Acest al treilea grup poate provoca infecții gastrointestinale periculoase, care ucid în fiecare an aproximativ jumătate de milion de persoane - adesea copii mici în țările în curs de dezvoltare și în curs de dezvoltare. Enterovirusurile sunt extrem de dure și rezistente la acid și rămân în apă o perioadă foarte lungă de timp, astfel încât membrana filtrantă ar trebui să fie deosebit de atractivă pentru țările mai sărace, ca o modalitate de a preveni astfel de infecții.

Mai mult, membrana elimină, de asemenea, virusurile gripei H1N1 și chiar noul virus SARS-CoV-2 din apă cu o eficiență deosebită. În probele filtrate, concentrația celor două virusuri a fost sub limita de detecție, ceea ce este echivalent cu eliminarea aproape completă a acestor agenți patogeni.

GG "; Suntem conștienți de faptul că noul coronavirus este transmis în principal prin picături și aerosoli, dar, de fapt, chiar și la această scară, virusul necesită înconjurarea de apă. Faptul că îl putem elimina foarte eficient din apă subliniază în mod impresionant aplicabilitatea largă a membranei noastre," spune Mezzenga.

În timp ce membrana este concepută în principal pentru a fi utilizată în stațiile de tratare a apelor uzate sau pentru tratarea apei potabile, ea ar putea fi utilizată și în sistemele de filtrare a aerului sau chiar în măști. Deoarece constă exclusiv din materiale ecologice, ar putea fi pur și simplu compostat după utilizare - iar producția sa necesită energie minimă. Aceste trăsături îi conferă o amprentă ecologică excelentă, după cum subliniază și cercetătorii în studiul lor. Deoarece filtrarea este pasivă, nu necesită energie suplimentară, ceea ce face ca funcționarea sa să fie neutră din punct de vedere al carbonului și să fie posibilă în orice context social, de la comunitățile urbane la cele rurale.

În plus față de laboratorul lui Mezzenga, au fost implicați în lucrări oameni de știință din mai multe universități elvețiene, inclusiv specialiști în virusuri de la Universitățile din Zurich, Lausanne și Geneva, EPFL, Universitatea din Cagliari și spin-off-ul ETH BluAct, care deține brevetul asupra acestui tehnologie nouă.

Sursa: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zurich)