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El filtro de aire de grafeno atrapa y mata las bacterias

09/10/2019
Este artículo ha sido revisado y aprobado medicamente por Dr Jose Juan Ortega Lopez

Los científicos han desarrollado un filtro de grafeno esterilizante que captura los microbios y sus productos nocivos del aire y los destruye. Se prevé que el dispositivo sea útil en hospitales y otros entornos de atención médica.

El filtro de aire de grafeno atrapa y mata las bacterias
Los científicos pueden haber encontrado una forma de atrapar y matar bacterias en entornos hospitalarios.

Cada año, alrededor de 1 de cada 25 pacientes en los Estados Unidos adquieren al menos una infección debido a la atención hospitalaria, según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC).

Un artículo reciente en la revista ACS Nano describe el filtro de grafeno autoesterilizante y cómo se desempeñó en las pruebas.

El dispositivo es una creación del autor principal del estudio James M. Tour, Ph.D., y su equipo en la Universidad de Rice en Houston, TX, donde Tour tiene cátedras en ciencias de los materiales y nanoingeniería, así como en química y ciencias de la computación.

“Muchos pacientes se infectan con bacterias y sus productos metabólicos, que, por ejemplo, pueden provocar sepsis mientras están en el hospital”, dice el profesor Tour.

El filtro incorpora tecnología de grafeno inducido por láser (LIG). El grafeno es una forma de carbono que es extremadamente delgada, muy fuerte y capaz de conducir electricidad.

El filtro de aire de grafeno atrapa y mata las bacterias
El filtro de aire de grafeno atrapa y destruye las bacterias

El grafeno tiene muchas aplicaciones que, además de la medicina, pueden abarcar desde la electrónica digital hasta la ingeniería aeroespacial.

Filtro de aire de grafeno autoesterilizante

LIG es una espuma de grafeno porosa que se forma cuando una cortadora láser industrial calienta la superficie de una lámina de poliimida, un polímero común de alta resistencia.

Desde que el profesor Tour y su equipo descubrieron el proceso para hacer LIG en 2014, ha dado lugar a muchas aplicaciones que van desde la electrónica hasta el arte.

El equipo descubrió que podían adaptar LIG para usar como filtro formando grafeno en ambos lados de la poliimida. Esto produce una red 3D delgada pero fuerte del polímero que refuerza la espuma de grafeno.

Finalmente, descubrieron que podían construir un filtro que comprendiera espesos bosques de fibras conductoras de grafeno sobre lechos de láminas intercaladas.

Debido a su estructura, el filtro de espuma puede capturar microorganismos, como bacterias y hongos, junto con otros contaminantes en el aire, como esporas, priones y diversos compuestos tóxicos que están presentes en aerosoles, gotas y partículas.

El filtro atrapa y destruye lo que captura al calentar periódicamente a una temperatura de 350 ° C (660 ° F) como resultado de la electricidad que lo atraviesa. No necesita mucha potencia para alcanzar esta temperatura, y solo toma unos segundos para enfriarse nuevamente.

Destruye moléculas dañinas.

La temperatura de 350 ° C es lo suficientemente alta como para matar microorganismos y cualquier subproducto que pueda alimentar a nuevos microbios, así como cualquier “molécula que pueda causar reacciones y enfermedades biológicas adversas”, señalan los autores.

“Estas moléculas incluyen pirógenos, alérgenos, exotoxinas, endotoxinas, micotoxinas, ácidos nucleicos y priones”, agregan.

“Necesitamos más métodos”, explica el profesor Tour, “para combatir la transferencia en el aire no solo de bacterias sino también de sus productos posteriores, que pueden causar reacciones graves entre los pacientes”.

“Algunos de estos productos, como las endotoxinas, deben exponerse a temperaturas de 300 ° C para desactivarlos”, agrega.

El profesor Tour sugiere que destruir las moléculas productoras de bacterias reduciría significativamente el riesgo de que se propaguen entre los pacientes, lo que resultaría en hospitalizaciones más cortas, menos enfermedades y menos muertes.

Él y su equipo creen que un solo filtro LIG personalizado podría reemplazar los dos filtros que los hospitales tienen que instalar actualmente en sus sistemas de ventilación para cumplir con las regulaciones federales.

En su documento de estudio, los investigadores describen cómo probaron el filtro LIG utilizando un sistema comercial de filtración de aire al vacío que funciona aspirando aire a una velocidad de 10 litros por minuto.

Hicieron la prueba durante 90 horas sin parar. Los resultados mostraron que el método de calentamiento logró esterilizar los filtros de todos los patógenos y sus subproductos.

Filtro de aire potencialmente más duradero

De las pruebas de cultivo, el equipo también descubrió que las bacterias no pasaban por el filtro LIG. Las pruebas incluyeron el cultivo de bacterias en una membrana aguas abajo del filtro.

Los investigadores también incubaron filtros usados ​​durante 130 horas después de las 90 horas de uso y los examinaron. Compararon los resultados con los de los filtros incubados que no se habían calentado.

Los resultados mostraron que los filtros LIG usados, que habían sufrido episodios repetidos de calentamiento a temperaturas superiores a 300 ° C, no habían vuelto a producir bacterias durante la incubación. Este no fue el caso con los filtros LIG sin calefacción.

El equipo sugiere que la capacidad de autoesterilizarse podría dar a los filtros LIG una vida más larga, por lo que los usuarios no tendrían que reemplazarlos con tanta frecuencia como los filtros de aire más convencionales.

El profesor Tour también prevé el uso de filtros LIG en aviones comerciales.

El mundo siempre ha necesitado algún enfoque para mitigar la transferencia de patógenos en el aire y sus productos nocivos relacionados”.

Prof. James M. Tour

Fuentes

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