ग्राफीन एयर फिल्टर जाल और बैक्टीरिया को मारता है

वैज्ञानिकों ने एक स्टरलाइज़ ग्राफीन फ़िल्टर विकसित किया है जो रोगाणुओं और उनके हानिकारक उत्पादों को हवा से पकड़ता है और उन्हें नष्ट कर देता है। वे इस उपकरण की परिकल्पना अस्पतालों और अन्य स्वास्थ्य सेवाओं की सेटिंग में करते हैं।

वैज्ञानिकों ने अस्पताल की सेटिंग में बैक्टीरिया को फंसाने और मारने का तरीका खोजा होगा।

रोग नियंत्रण और रोकथाम केंद्र (सीडीसी) के अनुसार, हर साल, संयुक्त राज्य अमेरिका में 25 में से 1 रोगी अस्पताल की देखभाल के कारण कम से कम एक संक्रमण प्राप्त करता है।

जर्नल में हाल ही में एक पेपर एसीएस नैनो आत्म-स्टरलाइज़िंग ग्राफीन फ़िल्टर का वर्णन करता है और यह परीक्षणों में कैसे प्रदर्शन करता है।

यह उपकरण अध्ययन के वरिष्ठ लेखक जेम्स एम। टूर, पीएचडी, और ह्यूस्टन TX में राइस विश्वविद्यालय में उनकी टीम का दिमाग है, जहां टूर सामग्री विज्ञान और नैनोइंजीनियरिंग के साथ-साथ रसायन विज्ञान और कंप्यूटर विज्ञान में प्रोफेसरों का स्थान रखता है।

"इतने सारे रोगी बैक्टीरिया और उनके चयापचय उत्पादों से संक्रमित हो जाते हैं, जो उदाहरण के लिए, अस्पताल में सेप्सिस के परिणामस्वरूप हो सकता है," प्रो। टूर कहते हैं।

फ़िल्टर में लेजर से प्रेरित ग्राफीन (LIG) तकनीक शामिल है। ग्राफीन कार्बन का एक रूप है जो बेहद पतला, बहुत मजबूत और बिजली का संचालन करने में सक्षम है।

ग्राफीन में कई अनुप्रयोग हैं, जो दवा के अलावा, डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स से लेकर एयरोस्पेस इंजीनियरिंग तक हो सकते हैं।

सेल्फ-स्टरलाइज़िंग ग्राफीन एयर फ़िल्टर

एलआईजी एक झरझरा ग्राफीन फोम है जो तब बनता है जब एक औद्योगिक लेजर कटर पॉलीमाइड की एक शीट की सतह को गर्म करता है, एक सामान्य उच्च शक्ति बहुलक।

चूंकि प्रो। टूर और उनकी टीम ने 2014 में एलआईजी बनाने की प्रक्रिया की खोज की, इसने इलेक्ट्रॉनिक्स से कला तक कई अनुप्रयोगों को जन्म दिया है।

टीम ने पाया कि वे पॉलिमाइड के दोनों तरफ ग्राफीन बनाकर फिल्टर के रूप में उपयोग के लिए LIG को अनुकूलित कर सकते हैं। यह एक पतली लेकिन मजबूत - बहुलक के 3 डी जाली का उत्पादन करता है जो ग्राफीन फोम को मजबूत करता है।

आखिरकार, उन्होंने पाया कि वे एक फिल्टर का निर्माण कर सकते हैं जिसमें इंटरलेव्ड शीट्स के बेड पर प्रवाहकीय ग्रेफीन फाइबर के घने जंगल शामिल हैं।

इसकी संरचना के कारण, फोम फ़िल्टर सूक्ष्मजीवों, जैसे कि बैक्टीरिया और कवक, के साथ-साथ अन्य वायुजनित संदूषक, जैसे बीजाणु, prions और विभिन्न विषैले यौगिकों को पकड़ सकता है, जो एरोसोल, बूंदों और कणों में मौजूद हैं।

फिल्टर फंस जाता है और बिजली के माध्यम से गुजरने के परिणामस्वरूप 350 ° C (660 ° F) के तापमान तक समय-समय पर गर्म होने से यह नष्ट हो जाता है। इस तापमान तक पहुँचने के लिए बहुत अधिक शक्ति की आवश्यकता नहीं होती है, और इसे फिर से ठंडा होने में कुछ सेकंड लगते हैं।

हानिकारक अणुओं को नष्ट करता है

350 ° C तापमान सूक्ष्मजीवों और किसी भी उपोत्पाद को मारने के लिए पर्याप्त गर्म है जो नए रोगाणुओं को खिला सकता है, साथ ही किसी भी "अणु जो प्रतिकूल जैविक प्रतिक्रियाओं और बीमारियों का कारण बन सकता है", लेखकों को ध्यान दें।

"इन अणुओं में पाइरोजेन, एलर्जी, एक्सोटॉक्सिन, एंडोटॉक्सिन, मायकोटॉक्सिन, न्यूक्लिक एसिड और प्रिजन शामिल हैं," वे कहते हैं।

"हमें और अधिक तरीकों की आवश्यकता है," प्रो। टूर बताते हैं, "न केवल बैक्टीरिया बल्कि उनके डाउनस्ट्रीम उत्पादों के हवाई हस्तांतरण का मुकाबला करने के लिए, जिससे रोगियों में गंभीर प्रतिक्रिया हो सकती है।"

"इन उत्पादों में से कुछ, जैसे एंडोटॉक्सिन, उन्हें निष्क्रिय करने के लिए 300 डिग्री सेल्सियस के तापमान के संपर्क में आने की आवश्यकता है," वे कहते हैं।

प्रो। टूर से पता चलता है कि बैक्टीरिया पैदा करने वाले अणुओं को नष्ट करने से मरीजों में उनके फैलने का खतरा काफी कम हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप कम अस्पताल में भर्ती होते हैं, कम बीमारी और कम मौतें होती हैं।

वह और उनकी टीम का मानना ​​है कि एकल कस्टम निर्मित LIG फ़िल्टर उन दो फिल्टर को प्रतिस्थापित कर सकता है जिन्हें अस्पतालों को वर्तमान में संघीय नियमों का पालन करने के लिए अपने वेंटिलेशन सिस्टम में स्थापित करना है।

अपने अध्ययन पत्र में, शोधकर्ताओं ने बताया कि कैसे उन्होंने एक वाणिज्यिक वैक्यूम एयर निस्पंदन सिस्टम का उपयोग करके एलआईजी फ़िल्टर का परीक्षण किया जो 10 लीटर प्रति मिनट की दर से हवा चूसकर काम करता है।

उन्होंने बिना रुके 90 घंटे तक परीक्षण चलाया।परिणामों से पता चला कि हीटिंग विधि सभी रोगजनकों के फिल्टर और उनके उपोत्पादों को निष्फल करने में सफल रही।

संभावित रूप से लंबे समय तक चलने वाला एयर फिल्टर

सांस्कृतिक परीक्षणों से, टीम ने यह भी पाया कि बैक्टीरिया एलआईजी फिल्टर से नहीं गुजरते थे। परीक्षण में फिल्टर के एक झिल्ली के नीचे की ओर बैक्टीरिया की खेती शामिल थी।

शोधकर्ताओं ने 90 घंटे के उपयोग के बाद 130 घंटे के लिए उपयोग किए गए फ़िल्टर भी लगाए और उनकी जांच की। उन्होंने ऊष्मायन फ़िल्टर के उन परिणामों की तुलना की जो किसी भी हीटिंग से नहीं गुजरे थे।

परिणामों से पता चला है कि इस्तेमाल किया गया LIG फिल्टर, जिसमें 300 ° C से ऊपर के तापमान पर हीटिंग के बार-बार होने वाले झटके आए थे, ऊष्मायन के दौरान किसी भी बैक्टीरिया को दोबारा नहीं मिला था। यह unheated LIG फ़िल्टर के साथ ऐसा नहीं था।

टीम का सुझाव है कि आत्म-स्टरलाइज़ करने की क्षमता एलआईजी फ़िल्टर को एक लंबा जीवन दे सकती है ताकि उपयोगकर्ताओं को उन्हें अधिक से अधिक पारंपरिक एयर फिल्टर के रूप में अक्सर बदलने की आवश्यकता न हो।

प्रो। टूर भी वाणिज्यिक हवाई जहाज में एलआईजी फिल्टर के लिए एक प्रयोग की उम्मीद करता है।

"दुनिया को लंबे समय से रोगजनकों के वायुजनित हस्तांतरण और उनके संबंधित हानिकारक उत्पादों को कम करने के लिए कुछ दृष्टिकोण की आवश्यकता है।"

जेम्स एम। टूर के प्रो