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大自然杀死病毒城山葵和细菌的工具箱

纳米技术 2022-06-19 23:58:09

美国物理学会 信用:Unsplash/CC0公共领域 它们冲出厕所泡沫,游过饮用水,通过咳嗽传播

微小的传染性微生物——从导致新冠肺炎的病毒到水传播的细菌——每年杀死全世界数百万人

现在,工程师们正在研究氧化锌表面和自然水力搅拌是如何首先杀死病原体的

苏黎世联邦理工学院机械和过程工程研究员阿比纳什·特里帕西说:“普通表面和饮用水的细菌污染一直是严重疾病传播的主要途径,通常会导致死亡。”

“我们的目标是设计一个能够解决这两个问题的表面

" 他的团队将干净的锌浸入热水中24小时,形成一个覆盖着锋利纳米针的氧化锌表面

然后他们介绍了E

大肠杆菌

表面可以非常有效地杀死几乎所有在它上面培养的细菌

而最大的惊喜呢?当坐在被污染的水中时,表面杀死所有水传播的大肠杆菌

大肠杆菌在三小时内——甚至是它没有接触过的细菌

这种远距离的水消毒是有效的,因为这个过程会产生活性氧,破坏细菌的细胞壁

来自苏黎世联邦理工学院、印度IIT罗帕和瑞士Empa的小组在美国物理学会流体动力学分会第73届年会上展示了他们的初步发现

在缺乏清洁饮用水的东南亚和非洲国家,目前的太阳能水消毒方法需要48小时,并且需要最低强度的阳光

新的氧化锌表面加快了消毒过程,不需要光照

特里帕西说:“这种表面可以以非常低的成本用于偏远地区的水消毒。”

“制造技术环保、简单、经济

" 表面和水传播的病原体不是唯一的杀手

随着新冠肺炎大流行的加剧,空气传播的病毒和细菌对消毒提出了严峻的全球性挑战

空气中携带病原体的液滴在摧毁病原体的过程中扮演了重要角色

在液滴形成的几微秒内,它们的液体迅速重新排列——给其中的微生物施加压力

“想象一个桶,里面有一条鱼

机械工程师奥利弗·麦克雷说:“有人认为,如果你过快地搅动桶里的液体,鱼会不高兴。”

“这是一种类似的事情——尽管规模要小得多——比如说,当你在一滴液体中有一种病原体时

最终,液体会被搅动得太厉害,细菌或病毒无法存活

" 麦克雷和一个来自波士顿大学和疾病控制和预防中心的团队正在研究当环境气泡产生液滴时流体动力搅动是如何工作的

大流行爆发后,他们开始模拟类似于肺部和呼吸道产生的飞沫

利用计算流体动力学,研究小组预测了在气溶胶形成过程中搅动是如何起作用的

他们发现应激源对液滴大小非常敏感

如果液滴收缩或增长一个数量级,压力就会变化两个半数量级

这项研究可能有助于解释为什么病原体在一些液滴中存活,而不是在其他液滴中

麦克雷说:“我们的重点是量化这些飞沫中的应激源。”

“希望这将在未来被用作一个更大的模型的一部分,以预测基于气溶胶的疾病传播

"

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