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CityU produce le maschere di protezione del graphene con risparmio di temi antibatterico eccellente

Le maschere di protezione si sono trasformate in in uno strumento importante nel combattimento contro la pandemia COVID-19. Tuttavia, l'uso o la disposizione improprio delle maschere può piombo “alla trasmissione secondaria„. Un gruppo di ricerca dalla City University di Hong Kong (CityU) ha prodotto con successo le maschere del graphene con un risparmio di temi antibatterico di 80%, che può essere migliorato a quasi 100% con l'esposizione a luce solare per intorno 10 minuti.

Gli esami iniziali egualmente hanno provato i risultati molto di promessa nella disattivazione di due specie di coronaviruses. Le maschere del graphene sono prodotte facilmente a basso costo e possono contribuire a risolvere i problemi delle materie prime e di avere di sourcing le maschere non biodegradabili.

La ricerca è condotta dal Dott. YE Ruquan, assistente universitario dal dipartimento di CityU di chimica, in collaborazione con altri ricercatori. I risultati sono stati pubblicati nel giornale scientifico ACS nano, nominato “Auto-Segnalazione ed uccisione batterica rapida migliorata Photothermally su una maschera indotta da laser di Graphene„.

Le maschere chirurgiche comunemente usate non sono antibatteriche. Ciò può piombo al rischio di trasmissione secondaria dell'infezione batterica quando la gente tocca le superfici contaminate delle maschere usate o le elimina impropriamente. Inoltre, i fabbricati colata-soffiati usati come filtro batterico posa un impatto sull'ambiente poichè sono difficili da decomporrsi. Di conseguenza, gli scienziati stanno cercando i materiali alternativi per fare le maschere.

Convertendo altri materiali in graphene dal laser

Il Dott. YE sta studiando l'uso di graphene indotto da laser nello sviluppare l'energia sostenibile. Quando stava studiando la laurea di PhD alla Rice University parecchi anni fa, il gruppo di ricerca ha partecipato a e piombo dal suo supervisore ha scoperto un modo semplice di produrre il graphene. Hanno trovato che la scrittura diretta sulle pellicole carbonio-contenenti del polyimide (una materia plastica polimerica con alta stabilità termica) facendo uso di un sistema laser infrarosso2 commerciale di CO può generare il graphene poroso 3D. Il laser cambia la struttura della materia prima e quindi genera il graphene. Ecco perché è nominato graphene indotto da laser.

Graphene è conosciuto così già settembre scorso per i sui beni antibatterici, prima dello scoppio di COVID-19, producente superando le maschere con graphene indotto da laser già ha trovato la mente del Dott. YE. Poi ha lanciato lo studio in collaborazione con i ricercatori dall'università di Hong Kong di scienza e tecnologia (HKUST), dall'università di Nankai e da altre organizzazioni.

Risparmio di temi antibatterico eccellente

Il gruppo di ricerca ha verificato il loro graphene indotto da laser con Escherichia coli ed ha raggiunto l'alto risparmio di temi antibatterico di circa 82%. In confronto, il risparmio di temi antibatterico della fibra attivata del carbonio ed i fabbricati colata-soffiati, entrambi i materiali comunemente usati nelle maschere, erano rispettivamente soltanto 2% e 9%. I risultati di esperimento egualmente hanno indicato che più di 90% di Escherichia coli depositato su loro è rimanere vivo anche dopo 8 ore, mentre la maggior parte di Escherichia coli depositato sulla superficie del graphene erano morti dopo 8 ore. Inoltre, il graphene indotto da laser ha mostrato una capacità antibatterica superiore per i batteri aerosolizzati.

Il Dott. YE ha detto che la più ricerca sul meccanismo esatto dei beni dell'batterio-uccisione dei graphene è necessaria. Ma ha creduto che potrebbe essere collegata con il danno delle membrane cellulari batteriche dallo spigolo dei graphene. Ed i batteri possono essere uccisi da disidratazione indotta dai beni (di respinta) idrofobi di graphene.

Gli studi precedenti hanno suggerito che COVID-19 perdesse la sua infettività alle temperature elevate. Così il gruppo ha effettuato gli esperimenti per provare se l'effetto photothermal dei graphene (che produce calore dopo l'indicatore luminoso assorbente) può migliorare l'effetto antibatterico. I risultati hanno indicato che il risparmio di temi antibatterico del materiale del graphene potrebbe essere migliorato a 99,998% in 10 minuti nell'ambito di luce solare, mentre la fibra attivata del carbonio ed i fabbricati colata-soffiati hanno mostrato soltanto rispettivamente un risparmio di temi di 67% e di 85%.

Il gruppo corrente sta lavorando con i laboratori in Cina continentale per verificare il materiale del graphene con due specie di coronaviruses umani. Gli esami iniziali hanno provato che ha inattivato più di 90% del virus in cinque minuti e di quasi 100% in 10 minuti nell'ambito di luce solare. Il gruppo pianificazione condurre più successivamente la prova con il virus COVID-19.

Il loro punto seguente è più ulteriormente di migliorare il risparmio di temi di antivirus e di sviluppare una strategia riutilizzabile per la maschera. Sperano di rilasciarlo al servizio poco tempo dopo la progettazione della struttura ottimale per la maschera ed ottenere le certificazioni.

Il Dott. YE ha descritto la produzione di graphene indotto da laser come “tecnica verde„. Tutti i materiali carbonio-contenenti, quali cellulosa o documento, possono essere convertiti in graphene facendo uso di questa tecnica. E la conversione può essere effettuata in condizioni ambiente senza usando i prodotti chimici all'infuori delle materie prime, né causare l'inquinamento. Ed il consumo di energia è basso.

Le maschere indotte da laser del graphene sono riutilizzabili. Se i biomateriali sono usati per la produzione del graphene, può contribuire a risolvere il problema della materia prima di sourcing per le maschere. E può diminuire l'impatto ambientale causato dalle maschere a perdere non biodegradabili.„

Dott. YE Ruquan, assistente universitario dal dipartimento di CityU di chimica

Il Dott. che il YE ha precisato quello che produce il graphene indotto da laser è facile. In appena uno e mezzo minuti, un'area del ² di 100 cm può essere convertita in graphene come il livello esterno o interno della maschera. Secondo le materie prime per la produzione del graphene, il prezzo della maschera indotta da laser del graphene si pensa che sia fra quella della maschera chirurgica e la maschera N95. Ha aggiunto che regolando la potenza del laser, la dimensione dei pori del materiale del graphene può essere modificata in modo che il breathability fosse simile alle maschere chirurgiche.

Un nuovo modo controllare lo stato della maschera

Per facilitare gli utenti per controllare se le maschere del graphene sono ancora in buone condizioni dopo essere stato usando per un periodo, il gruppo da costruzione un generatore hygroelectric. Azionato dall'elettricità generata dall'umidità in respiro umano. Misurando il cambiamento dalla nella tensione indotta da umidità quando l'utente respira attraverso una maschera del graphene, fornisce un indicatore dello stato della maschera. I risultati di esperimento hanno indicato che più i batteri e le particelle atmosferiche accumulati sulla superficie della maschera, più in basso la tensione ha risultato. “Il livello di quanto una maschera dovrebbe essere cambiata frequentemente è migliore da essere deciso dai professionisti. Tuttavia, questo metodo che abbiamo usato può servire da riferimento,„ Dott. suggerito YE.

Il Dott. YE è uno degli autori corrispondenti del documento. Gli altri due autori corrispondenti sono il professor Tang Benzhong da HKUST ed il Dott. Zhu Chunlei dall'università di Nankai. Il primo autore del documento è Huang Libei, studente di PhD del Dott. YE. Altri membri di gruppo di CityU sono Xu Siyu, l'Unione Sovietica Jianjun e YUN di canzone, tutti dal dipartimento di chimica. Altri collaboratori hanno incluso i ricercatori da HKUST, dall'università di Nankai come pure dal Dott. Chen Sijie del centro di Ming Wai Lau per medicina riparatrice, Karolinska Institutet.

Source:
Journal reference:

Huang, L., et al. (2020) Self-Reporting and Photothermally Enhanced Rapid Bacterial Killing on a Laser-Induced Graphene Mask. ACS Nano. doi.org/10.1021/acsnano.0c05330.