《细菌被石墨烯过滤器捕获并终止》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: 郭文姣
  • 发布时间:2019-10-08
  • 空气传播的细菌可能会看到看起来像是舒适的粗毛地毯,可以在上面安顿下来。但这是一个陷阱。

    赖斯大学的科学家已经将其激光诱导的石墨烯(LIG)转变为自我消毒的过滤器,该过滤器可以将病原体从空中捕获,并用小脉冲的脉冲将其杀死。

    化学家詹姆斯·图尔的赖斯实验室开发的柔性过滤器可能对医院特别感兴趣。根据疾病预防控制中心的数据,患者在住院期间有三分之一的机会获得潜在的抗生素耐药性感染。

    美国化学学会期刊ACS Nano中描述的设备可捕获由小滴,气溶胶和颗粒物携带的细菌,真菌,孢子,病毒,内毒素和其他生物污染物。

    然后,过滤器会通过定期加热到摄氏350度(华氏662度),足以消灭病原体及其有毒副产物,来防止微生物和其他污染物的扩散。过滤器需要很少的功率,并在几秒钟内加热和冷却。

    LIG是纯原子薄碳片的导电泡沫,是通过用工业激光切割机加热普通聚酰亚胺片的表面而合成的。 Tour实验室在2014年发现的过程导致了电子,摩擦纳米发电机,电催化,水过滤甚至艺术品的一系列应用。

    使其适合用作过滤器意味着在聚酰亚胺的两侧激光构建石墨烯,从而留下聚合物的精细三维晶格以增强石墨烯泡沫。在不同温度下进行激光构建会形成厚厚的石墨烯纤维林,其下方具有较小的相互连接的薄片。

    像所有纯石墨烯一样,泡沫可以导电。通电后,焦耳加热会将过滤器的温度提高到300 C以上,不仅足以杀死被困的病原体,而且还分解出有毒的副产物,这些副产物可以喂食新的微生物并激活人体免疫系统。

    研究人员建议,一个单独的,定制的LIG过滤器可能会足够高效,以取代目前联邦医院通风系统标准所要求的两个过滤床。

    托尔说:“如此多的患者被细菌及其代谢产物感染,例如在医院就可能导致败血症。” “我们需要更多的方法来对抗细菌和其下游产品的空中传播,这可能会引起患者严重反应。

    LIG过滤器的作用是:“某些此类产品(如内毒素)需要暴露于300摄氏度的温度下才能使其失活。” “这可以大大减少患者之间细菌生成的分子的转移,从而降低最终住院的费用,并减少这些病原体的疾病和死亡。”

    实验室使用商业真空过滤系统对LIG过滤器进行了测试,以每分钟10升的速度吸入空气90小时,并发现焦耳加热成功地过滤了所有病原体和副产物的过滤器。与未加热的对照LIG过滤器不同,将用过的过滤器再孵育130小时后,发现加热的单元上没有随后的细菌生长。

    莱斯大学二年级大学生约翰·李(John Li)与博士后研究员迈克尔·斯坦福大学(Michael Stanford)共同发表论文说:“在LIG过滤器下游的膜上进行的细菌培养实验表明,细菌无法渗透到LIG过滤器中。”

    斯坦福大学指出,杀菌功能“与传统过滤器相比,可以减少LIG过滤器需要更换的频率”。

    ——文章发布于2019年10月7日

相关报告
  • 《聚氨酯泡沫材料的评价,如抵制真菌污染的空气过滤器,》

    • 来源专题:食物与营养
    • 编译者:huangzheng
    • 发布时间:2016-11-09
    • 目前空气过滤器用于食品加工或存储设施是昂贵的和处置。能够使用聚氨酯泡沫作为空气过滤器对真菌孢子都是有益的,因为他们都是廉价和可重复使用。本研究的目的是评估空气过滤功能,真菌孢子,聚氨酯泡沫(s)的选择不同的组合毛孔每英寸(PPI)(50和90 PPI)和厚度(15和20毫米)。环境空气作为真菌孢子和膜过滤的来源被用来评估泡沫的过滤功能。孢子能够通过泡沫被抓获在硝酸纤维素膜过滤器和量化CFU计数。除了50 PPI 15毫米厚度的泡沫,泡沫样品都是有效的显著减少孢子的数量。PPI被发现是2倍的影响力对泡沫材料的效率比泡沫厚度。这可能是解释通过更多的毛孔现在和厚度的减少肋骨组成泡沫的微观组织如图所示通过扫描电子显微镜(SEM)显微图。这些研究表明,网状聚氨酯泡沫在选定的PPI和厚度可以作为有效的空气过滤器。
  • 《石墨烯新应用,可以过滤有机溶剂的超级纳米膜》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:姜山
    • 发布时间:2017-11-16
    • 由碳基材料-氧化石墨烯制成的薄膜,是一种优良的水溶液分子筛,但迄今为止,人们认为它们不能过滤有机溶剂。一个由英国,中国和西班牙组成的研究团队,现在已经发现,实际上这种薄膜对有机溶剂也具有渗透性,这得益于材料中存在的石墨烯短通道,大约1纳米宽,它们相互关联且随机分布。这一最新研究结果有助于化工、医药和石化行业净化和过滤技术的发展。 石墨烯是一种单层片状碳原子,它只有一个原子的厚度,其中,碳原子被排列在蜂巢状的晶格中。氧化石墨烯(GO)与普通的石墨烯类似,但表面覆盖着含氧基团,如羟基,氧化石墨烯片很容易堆叠在一起,形成极薄的,机械强度很强的薄膜。这些薄膜由数以百万计的,较小的薄片氧化石墨烯组成,在这些薄片之间存在纳米通道(或毛细管)。 2012年,由英国曼彻斯特大学Sir Andre Geim(2004年发现了石墨烯)领导的一个研究小组发现,除了水之外,石墨烯膜可以渗透所有的气体和蒸汽。事实上,Geim的团队发现,水会以极快的速度通过石墨烯膜,即使其它气体和液体被完全阻断。 HLGO完美的层状结构 到目前为止,人们认为氧化石墨烯对有机溶剂是不可渗透的,因为人们对其了解甚少。曼彻斯特Rahul Nair和Yang Su为首的研究人员,现在已经发现,超薄氧化石墨烯膜(即高度片层氧化石墨烯,或者HLGO)实际上是对有机溶剂具有极大的渗透性(如酒精),这是由于他们完美的层状结构。这个结果令人欣喜,因为有机溶剂使用的常规聚合物纳米滤膜(OSN),溶质分子难以从有机溶剂中分离出来,往往不是很耐有机化学品。而陶瓷无机膜用于制造业,成本高,效率低。 研究团队制作的HLGO膜表面光滑,二维纳米管大约10–20微米厚。这种薄膜可以非常薄(只有10纳米),而不会失去任何过滤特性。 HLGO薄膜是目前最先进的有机溶剂纳米膜 Nair解释说:“使用这些膜过滤多种有机染料分子(小至1 nm),甚至是溶解在有机溶剂中的苯环也可以,我们发现,他们只允许溶剂渗透,而是否阻塞染料分子取决于他们分子大小。可以看到,没有染料分子通过后,溶液的颜色是无色的,因为它不再含有任何染料分子,只包含溶剂。 为了使这种膜成为高效过滤器,它们需要溶液以高流速通过,而且它们也必须有一个精确的筛孔尺寸,他补充说。由于膜的独特结构,我们的氧化石墨烯膜满足了这两个标准。事实上,在染料分子截留与溶剂通量方面,我们的膜毫无疑问是最先进的。” 桥联孔让膜成为一个原子尺度的筛子 我们制作的膜具有独特的层状结构,每一层含有许多小孔,他告诉nanotechweb.org。“低于一个临界厚度,这些小孔会穿透膜,因此不能筛选什么。然而,厚度超过8 nm(或八层氧化石墨烯),这些石墨烯纳米通道大约为1nm,可以使膜成为一个原子尺度的筛子”。 研究人员说,考虑到这些膜对化学物质的抵抗能力,它们可以用于各种过滤应用。例如,他们可以收回小分子有机溶剂,或从多余的溶质分子中分离溶剂,”Nair解释。这给化学、制药和石化工业带来了新的应用。例如,在药品行业中,高质量的分离和浓缩过程是从稀悬浮液中获得高纯度产品的关键。这些过程增加了药物分子的生产成本,所以更有效的分离膜可能有助于降低成本。 研究团队的研究结果发表在Nature Materials杂志上DOI: 10.1038/nmat5025,他们正在为这种新型薄膜寻找其它测试方法和具体应用。 原文来自nanotechweb,原文题目为Graphene-oxide membranes filter organic solutions