#GeleceğinTrendleri: Filtre membranı virüsleri zararsız hale getiriyor

İsviçre ETH üniversitesi araştırmacıları, çok çeşitli virüsleri sudan ve havadan yüksek verimli bir şekilde filtreleyen ve etkisiz hale getiren yeni bir filtre membranı geliştiridiler. Membran organik malzemelere dayanmaktadır ve bundan dolayı iyi bir çevre bilançosuna sahiptir.

Virüsler farklı şekillerde yayılabilir. Bazıları bunu yeni koronavirüs gibi damlacıklar ve aerosoller yoluyla yaparken, diğerleri rota veya enterovirüsler gibi suda bulunabilir.

Şimdiye kadar, bu tür su virüsleri, pahalı olan ve çevreyi kirleten nanofiltrasyon veya ters ozmoz işlemi yoluyla sudan arıtılıyordu. Örneğin nanofiltreler petrol bazlı hammaddelerden oluşur; ters ozmoz ise nispeten büyük miktarda enerji gerektirir.

Çevre dostu membran geliştirildi

ETH Zürih’te Gıda ve Yumuşak Malzemeler Profesörü Raffaele Mezzenga yönetimindeki uluslararası bir araştırma ekibi, virüsleri sudan arıtmada yüksek etkili ve çevre dostu yeni bir filtre membranı geliştirdi. Araştırmacılar, üretimleri için doğal hammaddeler kullandılar.

Filtre membranı, Mezzenga ve birlikte çalışanlarının ağır veya değerli metalleri sudan çıkarmak için geliştirdikleri aynı prensibe dayanmaktadır. Membranın temeli, amiloid fibrilleri olarak adlandırılan en ince liflerde birleşen denatüre peynir altı suyu proteinleridir. Araştırmacılar şimdi bu fibril yapısını demir hidroksitten (Fe-O-HO) yapılmış nanoparçacıklarla birleştirdiler.

Membranın üretimi nispeten basittir. Fibrilleri üretmek için süt işleminden elde edilen peynir altı suyu proteinleri asitleştirilir ve 90°C dereceye kadar ısıtılır. Sonuç olarak, proteinler gerilir ve birbirlerine bağlanır, böylece lifler oluşur. Nanopartiküller, pH değerini yükselterek ve demir tuzu ekleyerek fibrillerle aynı reaksiyon kabında üretilebilir. Bu, amiloid fibrillerine bağlanan demir hidroksit nanopartikellerine “parçalanıyor”. Bu durumda, Mezzenga ve meslektaşları, zar için taşıyıcı olarak selüloz kullandılar.

Amiloid fibrilleri ve demir hidroksit nanoparçacıklarının kombinasyonu, zarı suda dolaşan çeşitli virüsler için oldukça etkili ve verimli bir tuzak haline getiriyor. Pozitif yüklü demir oksit, negatif yüklü virüsleri elektrostatik çeker ve onları etkisiz hale getirir. Amiloid fibrilleri, virüs partikülleri gibi, aynı zamanda nötr pH değerinde negatif yüklendikleri için tek başına bunu yapamazlar. Ancak, fibriller demir oksit nanoparçacıkları için ideal taşıyıcıdır.

Çeşitli virüsleri yüksek verimli bir şekilde ortadan kaldırıldı

Membran, tehlikeli miğde ve bağırsak enfeksiyonlarına neden olabilen gövdesiz adeno-, retro- ve enterovirüsler de dahil olmak üzere sudaki çeşitli virüsleri ortadan kaldırır. Her yıl yaklaşık yarım milyon insan – genellikle gelişmekte olan ve yükselen ülkelerdeki küçük çocuklar – enterovirüs bulaşmalarından ölmektedir. Bunlar son derece katı ve aside dayanıklıdır ve suda çok uzun süre kalır. Bu nedenle filtre membranı, özellikle daha yoksul ülkelerde bu tür enfeksiyonların önlenmesine yardımcı olabilir.

Membran ayrıca grip virüsü H1N1 ve Sars-Cov-2 virüsünü sudan çok verimli bir şekilde arıtır. Filtrelenen örneklerde, iki virüsün yoğunluğu, bu patojenlerin kanıt sınırının altındaydı ki, bu onların tamamen yok edilmesine eş anlamlıdır.

“Yeni korona virüsün ekseriyette damlacıklar ve aerosoller yoluyla bulaştığının farkındayız. Ama onun için bile, her zaman su ile çevrili olması gerekir. Onu sudan da çok verimli bir şekilde çıkarabiliyor olmamız, membranımızın geniş uygulama yelpazesinin altını çiziyor” diyor Mezzenga.

Membran öncelikle kanalizasyon suyu arıtım tesislerinde veya içme suyu arıtımında kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Ancak hava filtre sistemlerinde ve hatta maskelerde de kullanılabilir. Yalnızca biyo uyumlu malzemelerden oluşuyor – bu nedenle kullanımdan sonra basitçe kompostlanabilir ve minimum enerji ile üretilebilir. Bu nedenle, araştırmacıların çalışmalarında da gösterdiği gibi, mükemmel bir çevre bilançosuna sahiptir. Filtreleme pasiftir, yani herhangi bir ek enerji gerektirmez, bu da çalışmayı CO2 açısından nötr ve onu çeşitli konumlar için öngörülebilir hale getirir.

Raffaele Mezzenga’nın laboratuvarına ek olarak, Zürih, Lozan ve Cenevre üniversitelerinden virüs uzmanları, EPFL, Cagliari Üniversitesi dâhil olmak üzere çeşitli İsviçre üniversitelerinden bilim insanları da çalışmaya ve ETH kuruluşu BluAct şirketi de katıldı. Şirket, bu yeni teknolojinin patentini elinde tutuyor.

Nizamettin Karadaş

Bu yazı Tweet zinciri olarak da yayınlanmıştır:

Filtre membranı virüsleri zararsız hale getiriyor

Yeni bir filtre membranı, virüsleri sudan arıtıyor ve içme suyunun güvenliğini sağlıyor. (iStock / Colourbox; Montaj: Katja Schubert) pic.twitter.com/NLfJZ6xohd

— @KpaxN (@kpaxn) June 30, 2021

Kaynaklar:

Palika A, Armanious A, Rahimi A, et al. An anti-​viral trap made of protein nanofibrils and iron oxyhydroxide nanoparticles. Nature Nanotechnology, 2021. Online publiziert 3. Juni; doi:  10.1038/s41565-​021-00920-5

https://ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2021/06/filtermembran-macht-viren-unschaedlich.html