ピーター・リューグ 著
ETHチューリッヒの研究者は、多種多様な空気をフィルタリングし、不活性化に非常に効率的な新しいフィルター膜を開発しています。負担と水-媒介ウイルス生態学的に健全な材料から作られた、膜は適切に良い羨望を持っていますロンメンタルフットプリント。
ウイルスは、新しいコロナウイルスのような液滴やエアロゾルを介してだけでなく、水の中でも広がる可能性があります。実際、胃腸疾患の潜在的に危険な病原体のいくつかは、水媒介性ウイルスである。
これまで、このようなウイルスはナノろ過や逆浸透を用いて水から除去されてきたが、コストが高く環境に深刻な影響を及ぼしている。例えば、ウイルス用のナノフィルターは石油系の原料で作られていますが、逆浸透には比較的多くのエネルギーが必要です。
環境にやさしい膜開発
現在、ETHチューリッヒの食品・ソフト材料教授ラファエレ・メッツェンガ率いる国際的な研究チームは、非常に効果的で環境に優しい新しい水フィルター膜を開発しました。それを製造するために、研究者は天然原料を使用しました。
フィルター膜は、メッツェンガと彼の同僚が水から重い金属や貴金属を除去するために開発したのと同じ原理で動作します。彼らはアミロイド線維と呼ばれる微細なフィラメントに組み立てる変性乳清タンパク質を使用して膜を作成します。この例では、研究者たちは、このフィブリル足場と水酸化鉄(Fe-O-HO)のナノ粒子を組み合わせました。
膜の製造は比較的簡単です。繊維を作り出すために、乳加工に由来する乳清タンパク質を酸に加え、摂氏90度に加熱する。これにより、タンパク質が互いに伸び、互いに付着し、フィブリルが形成されます。ナノ粒子は、フィブリルと同じ反応容器で生成することができます:研究者は、pHを上げ、鉄塩を追加し、混合物をアミロイド線維に付着する水酸化鉄ナノ粒子に「崩壊」させます。このアプリケーションのために、Mezzengaたちは膜を支えるためにセルロースを使用した。
アミロイド線維と水酸化鉄ナノ粒子のこの組み合わせは、膜を水中に存在する様々なウイルスに対して非常に効果的で効率的なトラップにします。正に帯電した酸化鉄は、負に帯電したウイルスを静電的に引き付け、不活性化する。アミロイド線維だけでは、ウイルス粒子と同様に、中性pHでも負に帯電されるため、これを行うことはできません。しかし、フィブリルは酸化鉄ナノ粒子にとって理想的なマトリックスです。
様々なウイルスが非常に効率的に排除
膜は、非エンベロープアデノウイルス、レトロウイルスおよびエンゴウイルスを含む水媒介性ウイルスの広い範囲を排除する。この3番目のグループは、毎年約50万人(多くの場合、発展途上国や新興国の幼児)を殺す危険な胃腸感染症を引き起こす可能性があります。エンゴウイルスは非常にタフで酸耐性があり、非常に長い間水中に残っているので、フィルター膜はそのような感染症を防ぐ方法として貧しい国にとって特に魅力的であるべきです。
さらに、膜はまたH1N1インフルエンザウイルスおよび大きい効率の水から新しいSARS-CoV-2ウイルスを除去する。濾過されたサンプルでは、2つのウイルスの濃度は検出限界を下回り、これはこれらの病原体のほぼ完全な排除に相当する。
「新しいコロナウイルスは主に液滴やエアロゾルを介して伝染することを認識していますが、実際には、この規模であっても、ウイルスは水に囲まれている必要があります。水から非常に効率的に取り除くことができるという事実は、私たちの膜の広範な適用性を印象的に強調しています」とメッツェンガは言います。
膜は主に排水処理プラントや飲料水処理用に設計されていますが、空気ろ過システムやマスクでも使用できます。それは生態学的に健全な材料だけから構成されているので、それは単に使用後に堆肥化することができ、その生産は最小限のエネルギーを必要とします。これらの特性は、研究者も彼らの研究で指摘しているように、それに優れた環境フットプリントを与えます。ろ過は受動的であるため、都市から農村地域まで、その操作をカーボンニュートラルにし、あらゆる社会的文脈で可能な使用を可能にする追加のエネルギーは必要ありません。
メッツェンガの研究室に加えて、チューリッヒ大学、ローザンヌ大学、ジュネーブ大学のウイルス専門家、EPFL、カリアリ大学、この新技術の特許を保有するETHスピンオフBluActなど、いくつかのスイスの大学の科学者が関与しました。
出典:アイジゲネッシッシェ・テクニシェ・ホッホシューレ・チューリッヒ(ETHチューリッヒ)