Vzhledem k šířícímu se koronaviru se výrobci masek snaží maximálně vylepšit účinnost masek.

Jedním z klíčových problémů, které je třeba vyřešit, je to, že mnoho masek pouze zachycuje kapičky vlhkosti, aby se zabránilo šíření viru. Cílem tedy je vyrobit masku z takového materiálu, který zabíjí virus již při jeho kontaktu s rouškou.

Tento problém je zvláště důležitý vzhledem k rozsáhlému použití jednorázových masek. Ty nejen že vytvářejí problém na skládce, ale mohou také napomáhat šíření koronaviru, pokud nejsou řádně zlikvidovány.

K této výzvě se připojil tým vědců v nanotechnologiích z Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) ve Švýcarsku.

Jak poznamenává László Forró, vedoucí Laboratoře fyziky složitých hmot EPFL, „V nemocničním prostředí jsou tyto [jednorázové] masky umístěny do zvláštních nádob a je s nimi vhodně zacházeno. Bohužel jejich použití v širším světě - kde jsou házeny do odpadkových košů a dokonce i ponechány na ulici - je však může proměnit v nové zdroje kontaminace. “

Aby se tento problém vyřešil a vylepšil se design masek obecně, vytvořil jeho tým obličejovou masku, která obsahuje nanočástice oxidu titaničitého přímo uvnitř materiálu. Zatímco vlákna masky jsou schopna zachytit infikované kapičky vody, mohou nanočástice zničit virus (nebo jiný podobný patogen), když jsou vystaveny slunečnímu záření.

Obrázky ze studie ukazující: a) SEM snímek sestavy titaničitých NW (H2Ti3O7), předchůdce TiO2 anatasových NW. b) Zvýšení syntézy vyvolalo produkci NW titaničitanu na kg za den; c) zpracování (šíření a tepelné zpracování) vede k filtračnímu papíru z TiO2 NW. Vložka ukazuje TEM obraz fúzovaných NW jako výsledek kalcinace.

Jak uvádí tisková zpráva EPFL: „Opakovaně použitelná ochranná maska ​​je navržena kolem membrány vyrobené z nanočástic oxidu titaničitého (TiO2NW), podobného vzhledu jako filtrační papír, ale s antibakteriálními a antivirovými vlastnostmi. Tento filtrační papír na bázi TiO2NW pracuje s použitím fotokatalytických vlastností oxidu titaničitého. Když jsou vystavena ultrafialovému záření, přeměňují vlákna reziduální vlhkost na oxidační činidla, jako je peroxid vodíku, které mají schopnost ničit patogeny. “

Při experimentech prováděných ve Forróově laboratoři bylo zjištěno, že prototyp masky má dezinfekční vlastnosti, pokud je umístěn pod UV zářením 365 nm. Filtrované klíčky jsou inaktivovány reaktivními druhy kyslíku (ROS), vytvářenými fotokatalytickou reakcí na povrchu filtračního materiálu.

AFM obrazy molekul DNA nanesených na povrchu slídy ukazující jejich progresivní frakcionaci a destrukci v průběhu času při osvětlení.

"Protože náš filtr je výjimečně dobrý v absorbování vlhkosti, může zachytit kapičky, které přenášejí viry a bakterie," říká Forró. "To vytváří příznivé prostředí pro oxidační proces, který je spouštěn světlem."

„Membrány by mohly být použity také v aplikacích pro úpravu vzduchu, jako jsou ventilační a klimatizační systémy a také v osobních ochranných prostředcích,“ potvrzuje Endre Horváth, hlavní autor studie.

SEM snímek fotokatalytického filtru TiO2NW s uloženými bakteriemi E. coli získanými po 30 s vystavení UV záření; nejvíce silně poškozené bakterie jsou označeny žlutými hvězdami.

Vědci nyní zveřejnili svá zjištění v časopise Advanced Functional Materials, kde si všímají, jak bude potřeba masek, které mohou zabíjet patogeny, i po skončení současné pandemie. „Hrozby pocházející z mikroorganismů, virů a bakterií se v poslední době stávají stále častějšími a devastujícími, a to především kvůli vysoce zvýšené mobilitě lidí a zboží, což zvyšuje šíření infekcí. Jeden může mít na mysli vypuknutí SARS-CoV v roce 2004, H1N1 v roce 2009 a viru Ebola v roce 2018. V případě bakterií způsobil kmen O104: H4 Escherichia coli příčiny, ale nebezpečí také pochází z antibiotika rezistentní druhy jako bakterie Legionella, Klebsiella pneumoniae a Staphylococcus aureus. “

SEM obraz povrchu filtru TiO2NW se překrývá se schematickým znázorněním potenciálních virů a bakterií.

Jako takové existuje zjevně potřeba účinnějších obličejových masek, i když se najde lék na COVID-19.

Je významné, že výzkumný tým věří, že velkovýroba jejich designu masky je snadno dosažitelná, protože i v laboratoři byl tým schopen vyrobit až 200 m2 filtračního papíru týdně. To je dost surovin pro výrobu 80 000 masek.

Dále mohou být masky sterilizovány a znovu použité, což omezuje počet masek, které musí být po použití vyhozeny.

Tým také pozoruje, jak jsou masky bezpečné, protože výrobní proces zahrnuje „kalcinaci titanitových nanovláken“, což je činí stabilnějšími a zabraňuje jejich vdechnutí nositelem masky.

Následně byla vytvořena společnost s cílem zahájit výrobu, jakmile bude financování dokončeno.

Filtr „papír“, který dokáže zachytit a zabít viry a bakterie světlem? To zní jako dobrý obchod.

Fotografický kredit: Wileyonlinelibrary, Anna Shvets from Pexels, a Karolina Grabowska from Pexels