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A maschera di nanofibra di poliacrilonitrile di qualità N97 mostra una forte capacità di cattura di virus

U tempu:2021-10-11 Hits:

In 2019, a malatia di u novu coronavirus (COVID-19) scoppiò è si sparse rapidamente in u mondu. U diametru di u virus COVID-19 attualmente scupertu hè 60-140 nm, è e rotte di trasmissione principali sò a trasmissione diretta, trasmissioni aerosol è trasmissioni di cuntattu. Di cunsiguenza, a dumanda di maschere di classe N95 (N95 FFR) hè aumentatu dramaticamente. E maschere di classi N95 sò principalmente fatte di polipropilene (PP) non-tessuti a fusione. Per migliurà l'efficienza di filtrazione è mantene a resistenza relativamente bassa, E fibre PP sò sottumessi à metudi di scaricamentu corona per furnisce una forte adesione di particelle à u N95 FFR via carica statica.. Tuttavia, a carica pò esse persa durante l'usu, risultatu in una diminuzione di l'efficienza di filtrazione. In più, A riutilizazione di l'N95 FFR hè limitata per fatturi cum'è l'igiene, danni, resistenza respiratoria aumentata è efficienza di filtrazione ridutta. In vista di questu, una squadra guidata da Yu Jihong di l'Università di Jilin hà sviluppatu un respiratore stabile in nanofibra N97 basatu nantu à superfici modificate chimicamente per ottene caratteristiche di filtrazione significativu attraversu interazzioni polari.. Hè ottinutu da u revestimentu di a membrana di nanofibra di poliacrilonitrile (TFPNM) à 0.42 PA-1 (efficienza di filtrazione: sopra 97%; Caduta di pressione: ca. 10 pa) furnisce un rendimentu generale di filtrazione durable. A prova di filtrazione di virus Coxsackie B4 hà dimustratu chì TFPNM hà ancu una forte capacità di cattura di virus. Comparatu cù N95 FFR, TFPNM hè più resistente à una gamma più larga di regimi di disinfezione (tipu di virus: Virus Coxsackie B4 (CV-B4) è un virus micro RNA), è e caratteristiche di filtrazione generale restanu standard N97. U travagliu Related hè intitulatu "Polarità- Respiratori N97 stabile dominatu per a cattura di virus Airborne basata nantu à Membrane nanonaous "hè statu publicatu in Angewandte Chemie, una rivista internaziunale di punta.

Polarità di a superficia è stabilità di TFPNM
Film sottile (TF) Poliacrilonitrile elettrofilato rivestito (PAN) membrane di nanofibre (TFPNM) sò fabbricati da a tecnulugia di electrospinning è funziunalizati da prucessi di polimerizazione interfacciale per pruduce tessuti gialli chjaru cù gruppi finali variabili.. Comparatu à PP, I TFPNM anu una polarità di superficia più forte, chì pò esse cambiatu da diverse rivestimenti. Per valutà ulteriormente a stabilità di u TFPNM, l'équipe a testé les membranes de fibres en les exposant à des températures élevées (> 80 °C), una atmosfera di vapore (alta umidità > 100 Cdeg;C), 75% alcolu, acqua disinfettante clorurata, è ultraviolet (UV) luce. TFPNM hè statu trovu chì ùn hà micca dannu significativu è perdita di pisu, chì indicanu nisun cambiamentu in a geometria di a fibra. Comparatu cù u TFPNM iniziale, a polarità di a superficia di u TFPNM post-trattatu resta invariata. A polarità di a superficia stabile permette interazzioni polari stabili trà a membrana è PM / aerosols, dendu à i TFPNM un grande potenziale per a reutilizazione in una varietà di cundizioni duri.



Figura 1 Morfologia è stabilità di TFPNM


Efficienza di filtrazione di l'aria TFPNM
I circadori anu prima esaminatu a capacità di TFPNM per catturà particelle di diverse dimensioni (PM) per simulà a so prestazione di filtrazione di l'aria in cundizioni periculose di qualità di l'aria (Figura 2). Brucia incensu (chì cuntenenu diversi contaminanti cum'è PM, CO, CO2, NO2, ecc.) hè aduprata in u laboratoriu per prisentà livelli di particulate dannusu. U cuntrollu ottimali di u pesu di basa per tutti i TFPNM hè 10 g/m2. I cinque TFPNM cù polarità di a superficia sfarente mostranu grandi differenze in l'efficienza di filtrazione. I risultati di l'efficienza di filtrazione per PM0.3 da a polarità di a superficia più bassa à a membrana di fibra più alta variava da 50.00% to 97.45%. À mezu à elli, I TFPNM cù gruppi di cianuri è carbossilici anu mostratu una efficienza di filtrazione assai alta, exceeding 97%. Per investigà l'efficacità à longu andà di TFPNM, u statutu di massa di TFPNM cù u listessu gruppu terminale cum'è a molecula PAN hè statu pruvatu dopu à esse postu in aria periculosa per 10 ore.. I risultati dimustratu chì l'efficienza di filtrazione di a membrana in nanofibra àN (PNM) diminuite da 97.10% to 94.57% per PM0.3 è da 99.67% to 99.42% per PM2.5 dopu 10 hours. Tuttavia, e caratteristiche disopraone di CTFPNM sò stati stabili, exceeding 97.00% è 99.90% per PM0.3 è PM2.5 in l'ioreu 10 hours, rispettivamente.



FIG. 2 I PM catturanu e prestazioni di TFPNM cù polarità di superficia differenti


Comparazione di e prestazioni di filtrazione di l'aria trà TFPNM è N95 FFR
Dui TFPNM cù alta polarità di superficia (CTFPNM è CTFPNM) sò stati introdotti per paragunà e so proprietà di filtrazione in aerosol NaCl cù N95 FFR (Figura 3). L'efficienza di filtrazione di CTFPNM è CTFPNM sia righjuntu u nivellu N97 è restau stabile durante u continuu. 24 ore di filtrazione. Invece, l'N95 FFR, chì hè principalmente cumpostu di nonwovens melt-blown PP caricati, mostra una inestabilità evidenti durante a filtrazione. L'efficienza di u filtru di TFPNM hè stata studiata ulteriormente da l'effettu elettrostaticu. Per cTFPNM è cTFPNM caricati, a so efficienza di filtrazione hè ligeramente migliurata à N98. Tuttavia, l'efficienza di filtrazione di sti membrani respiratori caricati eventualmente diminuite à a classe N97 dopu 24 ore per via di l'attenuazione di a carica statica di a superficia (da 0.15 kV à 0,02±0.03 kV). L'autore studia ancu e differenze in e caratteristiche di filtrazione di l'aria trà TFPNM è N95 FFRS da diversi paesi. Hè statu truvatu chì l'efficienza di filtrazione di tutti i campioni diminuite à menu di 95% dopu 24 ore di filtrazione cuntinua. Sutta i stessi cundizioni spirimintali, l'efficienza di filtrazione di N95 FFR era più bassu di quellu di cTFPNM dopu 24 ore.



Figura 3 Caratteristiche di filtru di TFPNM è strati di filtru di parechje marche di FFR N95


Efficienza di filtrazione TFPNM per virus è diversi trattamenti di disinfezione
CTFPNM hè statu postu in u virus coxsackie B4 (CV-B4) è un aerosol di virus micro RNA (27-30 nm) per valutà a so efficienza di filtrazione. È u N95 FFR (Marca MEO) prova di filtrazione di virus. I risultati dimustranu chì cTFPNM mantene l'efficienza di filtrazione N97 dopu 24 hours, mentri l'efficienza di filtrazione MEO N95 FFR hè cascata sottu 95oreu 24 hours. Per studià a riutilizazione di TFPNM, Cinque metudi di trattamentu sò stati realizati per cTFPNMs: trattamentu termale à 80 ℃; Vapuri (denaturazione di prutezione di basa d℃alore at 100 ℃); 75% alcolu (proteina denaturata); Soluzione domestica à base di cloru (degenerazione cellulare, danni chimichi); Irradianmone germicida ultravioletta (Distruzzione di DNA/RNA, UVC 254 nm). Dopu à u primu ciclu di trattamentu, tutte l'efficienza di filtrazione di cTFPNMs restanu invariate à u LIVELLU di N97 è a caduta di pressione resta trà 9 è 10 pa. Invece, u N95 FFR hà dimustratu un rendimentu di filtrazione differente dopu à parechji trattamenti dopu à u primu ciclu. Riscaldamentu è irradiazione germicida ultravioletta (UVGI) mantene e caratteristiche di filtrazione di più N95 FFRS. Tuttavia, l'efficienza di filtrazione di i campioni basati nantu à u trattamentu di suluzione cala drasticamente 50% ~ 80%.



FIG. 4 Prestazione di filtrazione di virus in cTFPNM


Nota :(a) (b) hè cTFPNM, (c) (d) hè l'efficienza è a caduta di pressione di a marca meo N95 FFR



FIG. 5 Evoluzione di FFR è prestazioni di filtrazione generale currispondente dopu cinque trattamenti di disinfezione differenti

Ligami di testu cumpletu: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202108951


(Fonte: Frontiere in a scienza di i polimeri)