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编译服务: 纳米科技领域信息门户服务 编译者: 郭文姣 编译时间: Oct 8, 2019 点击量: 117

空气传播的细菌可能会看到看起来像是舒适的粗毛地毯,可以在上面安顿下来。但这是一个陷阱。

赖斯大学的科学家已经将其激光诱导的石墨烯(LIG)转变为自我消毒的过滤器,该过滤器可以将病原体从空中捕获,并用小脉冲的脉冲将其杀死。

化学家詹姆斯·图尔的赖斯实验室开发的柔性过滤器可能对医院特别感兴趣。根据疾病预防控制中心的数据,患者在住院期间有三分之一的机会获得潜在的抗生素耐药性感染。

美国化学学会期刊ACS Nano中描述的设备可捕获由小滴,气溶胶和颗粒物携带的细菌,真菌,孢子,病毒,内毒素和其他生物污染物。

然后,过滤器会通过定期加热到摄氏350度(华氏662度),足以消灭病原体及其有毒副产物,来防止微生物和其他污染物的扩散。过滤器需要很少的功率,并在几秒钟内加热和冷却。

LIG是纯原子薄碳片的导电泡沫,是通过用工业激光切割机加热普通聚酰亚胺片的表面而合成的。 Tour实验室在2014年发现的过程导致了电子,摩擦纳米发电机,电催化,水过滤甚至艺术品的一系列应用。

使其适合用作过滤器意味着在聚酰亚胺的两侧激光构建石墨烯,从而留下聚合物的精细三维晶格以增强石墨烯泡沫。在不同温度下进行激光构建会形成厚厚的石墨烯纤维林,其下方具有较小的相互连接的薄片。

像所有纯石墨烯一样,泡沫可以导电。通电后,焦耳加热会将过滤器的温度提高到300 C以上,不仅足以杀死被困的病原体,而且还分解出有毒的副产物,这些副产物可以喂食新的微生物并激活人体免疫系统。

研究人员建议,一个单独的,定制的LIG过滤器可能会足够高效,以取代目前联邦医院通风系统标准所要求的两个过滤床。

托尔说:“如此多的患者被细菌及其代谢产物感染,例如在医院就可能导致败血症。” “我们需要更多的方法来对抗细菌和其下游产品的空中传播,这可能会引起患者严重反应。

LIG过滤器的作用是:“某些此类产品(如内毒素)需要暴露于300摄氏度的温度下才能使其失活。” “这可以大大减少患者之间细菌生成的分子的转移,从而降低最终住院的费用,并减少这些病原体的疾病和死亡。”

实验室使用商业真空过滤系统对LIG过滤器进行了测试,以每分钟10升的速度吸入空气90小时,并发现焦耳加热成功地过滤了所有病原体和副产物的过滤器。与未加热的对照LIG过滤器不同,将用过的过滤器再孵育130小时后,发现加热的单元上没有随后的细菌生长。

莱斯大学二年级大学生约翰·李(John Li)与博士后研究员迈克尔·斯坦福大学(Michael Stanford)共同发表论文说:“在LIG过滤器下游的膜上进行的细菌培养实验表明,细菌无法渗透到LIG过滤器中。”

斯坦福大学指出,杀菌功能“与传统过滤器相比,可以减少LIG过滤器需要更换的频率”。

——文章发布于2019年10月7日

 

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