Опасные переносимые по воздуху вирусы обезвреживаются на лету при воздействии энергичных заряженных фрагментов молекул воздуха, показали исследователи из Мичиганского университета.
Они надеются однажды использовать эту возможность, чтобы заменить устройство столетней давности: хирургическую маску.
Инженеры UM измерили скорость уничтожения вирусов и эффективность нетермической плазмы - ионизированных или заряженных частиц, которые образуются вокруг электрических разрядов, таких как искры. Нетепловой плазменный реактор смог отключить или удалить из воздушного потока 99.9% тестового вируса, подавляющее большинство из-за инактивации.
Достижение этих результатов за доли секунды в потоке воздуха дает надежду на многие приложения, где требуется подача стерильного воздуха.
«Самый трудный путь передачи болезней, от которого нужно защищаться, - воздушно-капельный, потому что у нас относительно мало средств для защиты, когда мы дышим», - сказал Херек Клак, доцент-исследователь UM в области гражданского и экологического строительства.
Чтобы оценить эффективность нетепловой плазмы, исследователи закачивали модельный вирус - безвредный для человека - в поток воздуха, когда он попадал в реактор. Внутри реактора шарики боросиликатного стекла упакованы в цилиндрическую форму или слой. Вирусы в воздухе проходят через промежутки между шариками, где они инактивируются.
«В этих пустых пространствах вы инициируете искры», - сказал Клак. «Проходя через уплотненный слой, патогены в воздушном потоке окисляются нестабильными атомами, называемыми радикалами. Остается вирус, у которого снижена способность заражать клетки».
Примечательно, что во время этих тестов исследователи также отслеживали количество вирусного генома, присутствующего в воздухе. Таким образом, Клак и его команда смогли определить, что более 99% эффекта стерилизации воздуха связано с инактивацией присутствующего вируса, а остальная часть эффекта связана с фильтрацией вируса из воздушного потока.
«Результаты говорят нам, что нетермическая плазменная обработка очень эффективна для инактивации переносимых по воздуху вирусов», - сказала Криста Виггинтон, доцент кафедры гражданского и экологического строительства. «Существует ограниченное количество технологий обеззараживания воздуха, так что это важный вывод».
Этот параллельный подход, объединяющий фильтрацию и инактивацию переносимых по воздуху патогенов, может обеспечить более эффективный способ обеспечения стерильного воздуха, чем используемые сегодня технологии, такие как фильтрация и ультрафиолетовое излучение. Традиционные маски работают, используя для защиты только фильтрацию.
Ультрафиолетовое облучение не может стерилизовать так быстро, так тщательно или компактно, как нетепловая плазма.
Клак и его исследовательская группа начали испытания своего реактора на вентиляционных воздушных потоках на животноводческой ферме недалеко от Анн-Арбора. Животноводство и его уязвимость к заразным болезням скота, таким как птичий грипп, продемонстрировали потребность в таких технологиях в краткосрочной перспективе.