그래 핀 에어 필터는 박테리아를 가두어 죽입니다
과학자들은 공기에서 미생물과 유해한 제품을 포획하여 파괴하는 살균 그래 핀 필터를 개발했습니다. 그들은이 장치가 병원 및 기타 의료 환경에서 유용하다고 생각합니다.
미국 질병 통제 예방 센터 (CDC)에 따르면 매년 미국 환자 25 명 중 1 명이 병원 치료로 인해 최소 한 번의 감염을 경험합니다.
저널의 최근 논문 ACS Nano 자가 살균 그래 핀 필터와 테스트에서 어떻게 수행되었는지 설명합니다.
이 장치는 연구 선임 저자 인 James M. Tour, Ph.D.와 그의 팀이 소재 과학 및 나노 공학, 화학 및 컴퓨터 과학 분야의 교수직을 맡고있는 텍사스 휴스턴에있는 Rice University의 팀이 고안 한 것입니다.
“너무 많은 환자들이 박테리아와 그 대사 산물에 감염되어 병원에있는 동안 패혈증을 일으킬 수 있습니다.”라고 Tour 교수는 말합니다.
이 필터는 레이저 유도 그래 핀 (LIG) 기술을 통합합니다. 그래 핀은 매우 얇고 매우 강하며 전기를 전도 할 수있는 탄소의 한 형태입니다.
그래 핀은 의학 외에도 디지털 전자에서 항공 우주 공학에 이르기까지 다양한 응용 분야를 가지고 있습니다.
자가 살균 그래 핀 에어 필터
LIG는 산업용 레이저 커터가 일반적인 고강도 폴리머 인 폴리이 미드 시트의 표면을 가열 할 때 형성되는 다공성 그래 핀 폼입니다.
투어 교수와 그의 팀이 2014 년 LIG를 만드는 과정을 발견 한 이래 전자에서 예술에 이르기까지 많은 응용 분야가 생겨났습니다.
연구팀은 폴리이 미드의 양면에 그래 핀을 형성하여 LIG를 필터로 사용할 수 있음을 발견했습니다. 이것은 그래 핀 폼을 강화하는 폴리머의 얇지 만 강한 3D 격자를 생성합니다.
결국 그들은 인터리브 시트의 베드 위에 전도성 그래 핀 섬유의 두꺼운 숲으로 구성된 필터를 만들 수 있다는 것을 발견했습니다.
폼 필터는 구조상 박테리아 및 곰팡이와 같은 미생물과 포자, 프리온 및 에어로졸, 물방울 및 입자에 존재하는 다양한 독성 화합물과 같은 기타 공기 중 오염 물질을 포획 할 수 있습니다.
필터는 필터를 통과하는 전기의 결과로 주기적으로 350 ° C (660 ° F)의 온도로 가열하여 포착 한 것을 포착하고 파괴합니다. 이 온도에 도달하는 데 많은 전력이 필요하지 않으며 다시 식히는 데 몇 초 밖에 걸리지 않습니다.
유해한 분자를 파괴합니다
350 ° C의 온도는 미생물과 새로운 미생물에 먹이를 줄 수있는 모든 부산물은 물론 "생물학적 부작용과 질병을 유발할 수있는 분자"를 죽일만큼 충분히 뜨겁습니다.
"이러한 분자에는 발열원, 알레르겐, 외독소, 내 독소, 마이코 톡신, 핵산 및 프리온이 포함됩니다."라고 그들은 덧붙입니다.
Tour 교수는“우리는 더 많은 방법이 필요합니다”라고 설명합니다.“박테리아뿐만 아니라 환자들 사이에서 심각한 반응을 일으킬 수있는 하류 제품의 공기 중 전이를 막기 위해서는”라고 설명합니다.
"내 독소와 같은 일부 제품은 비활성화하기 위해 300 ° C의 온도에 노출되어야합니다."라고 그는 덧붙입니다.
Tour 교수는 박테리아를 생성하는 분자를 파괴하면 박테리아가 환자에게 퍼질 위험이 크게 줄어들어 입원 기간이 단축되고 질병이 줄어들며 사망자가 줄어들 것이라고 제안합니다.
그와 그의 팀은 연방 규정을 준수하기 위해 병원이 현재 환기 시스템에 설치해야하는 두 개의 필터를 맞춤형 LIG 필터 하나로 대체 할 수 있다고 믿습니다.
연구 논문에서 연구원들은 분당 10 리터의 속도로 공기를 흡입하여 작동하는 상용 진공 공기 여과 시스템을 사용하여 LIG 필터를 테스트 한 방법을 설명합니다.
그들은 멈추지 않고 90 시간 동안 테스트를 실행했습니다.그 결과 모든 병원균과 그 부산물에 대한 필터를 가열하는 데 성공한 것으로 나타났다.
더 오래 지속되는 공기 필터
배양 테스트에서 연구팀은 박테리아가 LIG 필터를 통과하지 못함을 발견했습니다. 테스트에는 필터 하류의 멤브레인에서 박테리아를 배양하는 것이 포함되었습니다.
연구원들은 또한 사용한 필터를 90 시간 사용 후 130 시간 동안 배양하여 조사했습니다. 그들은 결과를 가열하지 않은 배양 필터의 결과와 비교했습니다.
그 결과 300 ° C 이상의 온도까지 반복적으로 가열 한 사용 된 LIG 필터는 배양 중에 박테리아가 다시 자라지 않았 음을 보여주었습니다. 이것은 가열되지 않은 LIG 필터의 경우가 아닙니다.
연구팀은자가 살균 기능이 LIG 필터의 수명을 늘려 사용자가 기존의 공기 필터만큼 자주 교체 할 필요가 없도록 할 것이라고 제안했습니다.
투어 교수는 또한 상업용 항공기에서 LIG 필터의 사용을 예견합니다.
"세계는 병원균과 그와 관련된 유해한 제품의 공기 중 전이를 완화하기위한 접근 방식이 오랫동안 필요했습니다."
James M. Tour 교수
