Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Utleniająca powłoka chroni przed patogenami

Recommended Posts

Dzięki udoskonaleniu pospolitego barwnika stosowanego m.in. w farbach badaczom z University of Illinois udało się uzyskać doskonały katalizator umożliwiający niszczenie mikroorganizmów i wirusów dzięki energii światła widzialnego. Co ciekawe, innowacyjna powłoka zachowuje swoje dezynfekujące właściwości nawet po 24 godzinach przechowywania w ciemności.

W ostatnich latach naukowcy proponowali kilka rodzajów powłok zdolnych do aktywnego niszczenia patogenów dzięki TiO2, czyli tlenkowi tytanu (IV). Po oświetleniu lampą ultrafioletową cząsteczki tego związku uwalniają należące do siebie elektrony, które wchodzą z kolei w interakcje z cząsteczkami wody. Efektem tej serii zdarzeń jest powstanie wolnych rodników, czyli niezwykle aktywnych utleniaczy, zdolnych m.in. do niszczenia bakterii, grzybów czy wirusów.

Choć powierzchnie pokryte TiO2 są skuteczne, istotnym problemem pozostaje konieczność ich aktywacji poprzez użycie stosunkowo drogich i niebezpiecznych dla ludzi lamp UV. Zespół dr. Jiana Ku Shanga z University of Illinois rozwiązał jednak ten problem dzięki wzbogaceniu TiO2 poprzez wymieszanie go z azotem. Powstający w ten sposób środek jest w stanie pochłaniać energię światła widzialnego i wykorzystywać ją do uwolnienia elektronów.

Udoskonalony materiał wciąż nie był jednak dla dr. Shanga wystarczająco praktyczny. W miejscach szczególnie narażonych, takich jak sale operacyjne, idealne byłyby bowiem powłoki działające w sposób ciągły, a nie tylko za dnia lub przy włączonych światłach. Znalazł się jednak sposób na osiągnięcie tego celu. Było nim dalsze wzbogacenie mieszanki poprzez dodanie palladu - jednego z metali szlachetnych. 

Dodatkowy składnik mieszanki jest w stanie przechwycić część elektronów uwolnionych przez cząsteczki TiO2 i uwalniać je przez wiele godzin. Co prawda aktywność powłoki jest przez to nieco osłabiona (lecz nie na tyle, by przestała ona działać), lecz jej ochronne właściwości utrzymują się jeszcze przez 24 godziny od wyłączenia źródła światła. Oznacza to, że ważne powierzchnie, takie jak np. blaty na salach operacyjnych, mogłyby pozostawać wolne od patogenów nawet przez całą noc i nadawać się do użycia na następny dzień.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Można by zastosować tę powłokę przy projektowaniu solariów. Wykorzystuje się tam promieniowanie ultrafioletowe, więc przy okazji łóżko opalające samo by się dezynfekowało :-D

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jajka, które w innym razie zostałyby wyrzucone, można wykorzystać jako podstawę taniej powłoki ochronnej do owoców i warzyw. Jak podkreślają naukowcy z Rice University, cienka powłoka rozwiązuje sporo problemów producentów, konsumentów i środowiska.
      Autorzy artykułu z pisma Advanced Materials wyliczają, że roczna produkcja jaj w USA przekracza 7 mld; producenci odrzucają 3% z nich, dlatego ponad 200 mln trafia ostatecznie na wysypiska.
      Ograniczanie niedoborów żywności bez uciekania się do modyfikacji genetycznych, niejadalnych powłok lub dodatków chemicznych jest ważne dla ekologicznego stylu życia - podkreśla Pulickel Ajayan.
      Jajeczna warstwa jest jadalna, opóźnia utratę wody, zapewnia ochronę antydrobnoustrojową i jest w dużej mierze nieprzenikalna dla pary wodnej i gazów (zapobiega to przedwczesnemu dojrzewaniu). Powłokę bazującą na naturalnych składnikach można spłukać wodą. Jeśli ktoś wykazuje nadwrażliwość na składniki powłoki albo ma alergię na jaja, może z łatwością wyeliminować warstwę - opowiada Seohui Jung.
      Białko (albuminy) i żółtko jaja stanowią blisko 70% powłoki. Reszta to głównie nanomateriały celulozowe, które stanowią barierę dla wody i zapobiegają wysychaniu, a także odrobina antydrobnoustrojowej kurkuminy oraz gliceryny dla elastyczności.
      Białko, które jest złożone przede wszystkim z albumin (~54%), pozwala uzyskać wytrzymałą, jadalną warstwę. Poli(albumina) jest jednak łamliwa, stąd dodatek gliceryny, która ma pomóc w powlekaniu bez pęknięć obiektów o nieregularnych kształtach, czyli np. owoców i warzyw. Gliceryna jest jednak hydrofilowa i pęcznieje w wilgotnych środowiskach. Mając to na uwadze, Amerykanie pomyśleli o zastosowaniu niewielkiej ilości bogatego w kwasy tłuszczowe hydrofobowego żółtka. Kurkumina ma z kolei właściwości antybakteryjne, przeciwgrzybiczne i zapobiega tworzeniu biofilmów. Nanokryształy celulozy (CNCs) obniżają przepuszczalność powłoki dla wody i gazów i zapewniają mechaniczne wzmocnienie.
      Testy laboratoryjne powlekanych truskawek, awokado, bananów i innych owoców wykazały, że zachowywały one świeżość o wiele dłużej niż owoce kontrolne. Testy ściskania zademonstrowały, że powleczone owoce są znacząco sztywniejsze i twardsze. Stwierdzono także, że powłoka zatrzymuje wodę w środku, spowalniając dojrzewanie.
      Analiza samodzielnych filmów wykazała, że są one niezwykle elastyczne i odporne na pękanie. Dalsze testy zademonstrowały, że powłoka jest nietoksyczna (stosowano hodowle in vitro komórek ludzkiej linii komórkowej Panc02 z różnymi stężeniami powłoki). Na podstawie testów rozpuszczalności stwierdzono, że zmywaniu ulega nawet grubsza niż zwykle powłoka (o grubości 100 µm, w porównaniu do zwykłej grubości 23–33 µm). Płukanie wodą przez kilka minut prowadzi do całkowitego jej rozłożenia - zaznacza Ajayan.
      Badacze dopracowują skład powłoki i rozważają inne materiały źródłowe. Wybraliśmy białka jaj, ponieważ marnuje się bardzo dużo jaj, ale to nie oznacza, że nie można wykorzystać czegoś innego - wyjaśnia Muhammad Rahman. Jung dodaje, że zespół testuje białka, które można wyekstrahować z roślin.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Nie od dzisiaj wiemy, że ludzkość od dawna wywiera wpływ na środowisko naturalne. Jednak znalezienie dowodów na wczesny taki wpływ jest czymś niezwykle rzadki. Tym rzadszym, gdy mamy do czynienia z dowodami wskazującymi na poważne zmiany wywołane przez człowieka.
      Międzynarodowy zespół naukowy poinformował na łamach Science Advances, o znalezieniu dowodów, że ponad 2000 lat temu działalność rolnicza spowodowała długotrwale zmiany w cyklu obiegu azotu. Irlandzcy rolnicy epoki brązu doprowadzili do takich zmian, że w swoim szczytowym okresie zaburzyły one obieg azotu pomiędzy atmosferą, glebą a oceanami. Badając, kiedy i jak starożytne społeczności zmieniły rozkład składników odżywczych w glebie na poziomie molekularnym zyskujemy lepszą wiedzę o tym, kiedy ludzie po raz pierwszy przyczynili się do zmian środowiskowych, mówi główny autor badań doktor Eric Guiry z University of British Columbia.
      Naukowcy przeprowadzili analizy stabilnych izotopów w 712 kościach zebranych z co najmniej 90 stanowisk archeologicznych w Irlandii. Odkryli znaczące zmiany w poziomie azotu, który z gleby i roślin trafiał wraz z pożywieniem do organizmów zwierząt. Naukowcy są przekonani, że zmiany te były spowodowane coraz większą intensywnością rolnictwa, rozwojem pasterstwa i postępującym wylesianiem.
      Uzyskane obecnie wyniki są specyficzne dla Irlandii epoki brązu, jednak Guiry jest przekonany, że podobne ślady można znaleźć na całym świecie. Wpływ działalności człowieka na obecność azotu w glebie można będzie wyśledzić wszędzie tam, gdzie ludzie intensywnie modyfikowali krajobraz na potrzeby rolnictwa. Nasze badania mogą posłużyć jako model dla przyszłych odkryć.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Płynne perły to spełnienie marzeń pewnego szefa kuchni, przedstawiciela gastronomii molekularnej, który chcąc zamknąć smaki w osobnych przedziałach, poprosił o pomoc fizyków. Odpowiadając na jego zapotrzebowanie, naukowcy stworzyli pokryte elastyczną błoną hydrożelową kapsułki z płynnym rdzeniem. Co ważne, pomysł ten przyda się nie tylko w kuchni, ale i podczas leczenia nowotworów.
      Nicholas Bremond i jego zespół z ESPCI ParisTech porównują swoje dzieło do rybiej ikry. Na początku kroplę cieczy powleka się cienką warstwą kwasu alginowego (wchodzi on w skład ścian komórkowych wielu alg i trawy morskiej), która ulega zżelowaniu po zanurzeniu w kąpieli z roztworu chlorku wapnia z dodatkiem detergentu.
      Błonka jest bardzo cienka - jej grubość mierzy się w mikrometrach. Francuzi podkreślają, że by powstał film, przed zżelowaniem należy wyeliminować mieszanie. Bez detergentu powłoka także miałaby postać żelu, ale szybko zlałaby się z zawartością kapsułki. Substancja powierzchniowo czynna prowadzi do czasowego utwardzenia, które ogranicza niestabilność związaną ze ścinaniem podczas zderzenia.
      Bremond i inni uważają, że w hydrożelowej powłoce da się zamknąć dowolną ciecz. Dzięki temu prostemu zabiegowi można by badać wzrost i zdolność przeżycia mikroorganizmów czy komórek nowotworowych w różnych trójwymiarowych środowiskach. Ponieważ błona jest przepuszczalna, do wnętrza dostarczano by np. leki.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Od czasu odkrycia grafenu trwają prace nie tylko nad zbadaniem jego właściwości, ale również nad ich zmianą, nadaniem mu bardziej pożądanych cech. Jedną ze stosowanych metod jest domieszkowanie grafenu innymi pierwiastkami. Dotychczas jednak nie było wiadomo, co dzieje się w takim wzbogaconym grafenie.
      Naukowcy z Columbia University, koreańskiego Sejong University oraz SLAC National Accelerator Laboratory i Brookhaven National Laboratory połączyli siły by uzyskać szczegółowy obraz grafenu i wprowadzonych doń obcych atomów. Za pomocą czterech różnych technik obrazowania sprawdzili, co się dzieje, gdy grafen zostanie wzbogacony azotem. Okazało się, że atomy azotu zajmują miejsce atomów węgla i że dodatkowy elektron wprowadzany wraz z azotem zmienia właściwości struktury elektronicznej grafenu, ale tylko w odległości około dwóch atomów węgla od atomu azotu. Okazuje się zatem, że możliwe jest precyzyjne kontrolowanie właściwości elektronicznych wzbogaconego grafenu, co jest niezwykle ważne, jeśli chcemy wykorzystywać go do produkcji elektroniki.
      Nie staramy się ulepszyć już istniejących systemów. Chcemy wyznaczyć nowe kierunki i, być może, umożliwić uzyskanie znacznie lepszej efektywności - stwierdziła Theanne Schiros z University of Columbia. Dodała, że badania te udowodniły, iż domieszkowanie grafenu jest dobrą strategią, mogącą doprowadzić do uzyskania materiału o pożądanych właściwościach.
      Naukowcy wykorzystali chemiczne osadzanie z fazy gazowej do uzyskania wzbogaconego grafenu, który umieszczany był na miedzianej folii. Część próbek badano na folii, a część po przeniesieniu grafenu na dwutlenek krzemu. Próbki badano za pomocą skaningowego mikroskopu tunelowego, spektroskopii ramanowskiej oraz promieni X. Spektroskopia ramanowska wykazała, że wprowadzenie azotu nie zaburzyło podstawowej struktury grafenu. Z kolei dzięki dwóm różnym technikom badania za pomocą promieni X stwierdzono, że azot leży równo w stosunku do atomów węgla i że łączy się z trzema atomami. Oznacza to, że zastąpił on dokładnie jeden atom węgla.
      W końcu mikroskop pokazał atomy azotu jako jasne punkty w strukturze, co pozwoliło je policzyć i stwierdzić, że azot stanowi od 0,23 do 0,35 procenta atomów węgla.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W Lawrence Berkeley National Laboratory stworzono półprzewodnikowy nanokryształ, który może kontrolować ilość przepuszczanego ciepła słonecznego i jest przy tym przezroczysty. Przełomowa technologia, która znajdzie zastosowanie w budynkach, jest pierwszą, która umożliwia selektywną kontrolę promieniowania w bliskiej podczerwieni.
      Wyprodukowanie przezroczystego materiału elektrochromatycznego, który pozwala na zmianę przepuszczalności w podczerwieni to bezprecedensowe osiągnięcie - mówi Delia Milliron, która kierowała zespołem naukowym. Dodatkową zaletą jest fakt, że do zmiany zabarwienia materiału wymagana jest znacznie mniejsza ilość energii niż w podobnych tego typu rozwiązaniach.
      Odpowiednie dynamiczne pokrycie dla okien w budynku może oznaczać kolosalne oszczędności w eksploatacji. O tym, ile energii jest zużywane przez budynki niech świadczy fakt, że jej wykorzystanie przyczynia się do ponad 40% amerykańskiej emisji związkow węgla. Tymczasem, jak wynika z badań National Renewable Energy Laboratory, odpowiednie pokrycia dla okien mogą pozwolić na obniżenie kosztów klimatyzacji o 49%, a kosztów oświetlenia o 51%.
      Tradycyjne okna elektrochromowe nie potrafią selektywnie kontrolować ilości światła widzialnego i w bliskiej podczerwieni. Pozwalają one albo blokować obie częstotliwości albo obie przepuszczać. Nasze prace to przełom, gdyż dzięki nim możemy wybrać, które częstotliwości chcemy przepuszczać i w ten sposób decydować o temperaturze wewnątrz budynku - mówi Guillermo Garcia, jeden z badaczy.
      Do wyprodukowania nowego pokrycia wykorzystano tlenek indowo-cynowy, używany standardowo podczas produkcji telewizorów.
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...