En
Sve kategorije
En

Vijesti

Maska od poliakrilonitrilnih nanovlakna razreda N97 pokazuje snažnu sposobnost hvatanja virusa

Vrijeme:2021-10-11 Hitova:

U 2019, nove bolesti koronavirusa (COVID-19) izbio i brzo se proširio svijetom. Promjer virusa COVID-19 koji je trenutno otkriven je 60-140 nm, a glavni prijenosni putovi su izravni prijenos, prijenos aerosola i kontaktni prijenos. Kao rezultat, potražnja za maskama klase N95 (N95 FFR) dramatično se povećao. Maske klase N95 uglavnom su izrađene od polipropilena (PP) netkani netkani materijali iz taline. Kako bi se poboljšala učinkovitost filtracije i održao relativno nizak otpor, PP vlakna su podvrgnuta metodama koronskog pražnjenja kako bi se osigurala jaka adhezija čestica na N95 FFR putem statičkog naboja. Međutim, punjenje se može izgubiti tijekom korištenja, što rezultira smanjenjem učinkovitosti filtriranja. Osim toga, ponovna uporaba N95 FFR ograničena je zbog čimbenika kao što je higijena, šteta, povećan respiratorni otpor i smanjena učinkovitost filtracije. S obzirom na ovo, tim predvođen Yu Jihongom sa Sveučilišta Jilin razvio je stabilan respirator od nanovlakna N97 baziran na kemijski modificiranim površinama kako bi se postigle značajne karakteristike filtracije kroz interakcije vođene polarnim djelovanjem. To se postiže oblaganjem membrane od poliakrilonitrilnih nanovlakna (TFPNM) na 0.42 PA-1 (učinkovitost filtracije: nad 97%; Pad tlaka: cca. 10 Godišnje) pruža ukupnu trajnu učinkovitost filtracije. Coxsackie B4 test filtracije virusa pokazao je da TFPNM također ima jaku sposobnost hvatanja virusa. U usporedbi s N95 FFR, TFPNM je otporniji na širi raspon režima dezinfekcije (tip virusa: Coxsackie B4 virus (CV-B4) i mikro RNA virus), a ukupne karakteristike filtracije ostaju standardne za N97. Povezani rad ima pravo "Polaritet- Dominantni stabilni N97 respiratori za hvatanje virusa u zraku na temelju nanonanih membrana "objavljeno je u Angewandte Chemie, vrhunski međunarodni časopis.

Polaritet površine i stabilnost TFPNM-a
Tanki film (TF) obloženi elektrospun poliakrilonitril (PAN) membrane od nanovlakna (TFPNM-ovi) proizvedeni su tehnologijom elektropredenja i funkcionalizirani su procesima polimerizacije međufaza za proizvodnju svijetložutih tkanina s promjenjivim krajnjim skupinama. U usporedbi s PP, TFPNM ima jači površinski polaritet, koji se mogu mijenjati različitim premazima. Za daljnju procjenu stabilnosti TFPNM-a, tim je testirao vlaknaste membrane izlažući ih visokim temperaturama (> 80 °C), parna atmosfera (visoka vlažnost zraka > 100C°C), 75% alkohol, klorirana voda za dezinfekciju, i ultraljubičasto (UV) svjetlo. Utvrđeno je da TFPNM nema značajnih oštećenja i gubitka težine, što ukazuje da nema promjene u geometriji vlakana. U usporedbi s početnim TFPNM, površinski polaritet naknadno tretiranog TFPNM-a ostaje nepromijenjen. Stabilan površinski polaritet omogućuje stabilne polarne interakcije između membrane i PM/aerosola, dajući TFPNM-ima veliki potencijal za ponovnu upotrebu u raznim teškim uvjetima.



Lik 1 Morfologija i stabilnost TFPNM-a


TFPNM učinkovitost filtracije zraka
Istraživači su prvo ispitali sposobnost TFPNM-a da hvataju čestice različitih veličina (PM-ovi) kako bi simulirao njegovu učinkovitost filtracije zraka u uvjetima opasnog kvaliteta zraka (Lik 2). Paljenje tamjana (koji sadrže razne zagađivače kao što su PM, CO, CO2, NO2, Itd.) koristi se u laboratoriju za određivanje razine štetnih čestica. Optimalna kontrola osnovne težine za sve TFPNM je 10 G/m2. Pet TFPNM-ova s ​​različitim površinskim polaritetima pokazuju velike razlike u učinkovitosti filtracije. Rezultati učinkovitosti filtracije za PM0,3 od najnižeg površinskog polariteta do najviše vlaknaste membrane kretali su se od 50.00% to 97.45%. Među njima, TFPNM s cijanidnim i karboksilnim skupinama pokazali su vrlo visoku učinkovitost filtracije, exceeding 97%. Istražiti dugoročnu učinkovitost TFPNM-a, maseni status TFPNM s istom terminalnom grupom kao molekula PAN testiran je nakon 10 sati stavljanja u opasni zrak. Rezultati su pokazali da je učinkovitost filtracije PAN nanofiber membrane (PNM) smanjen od 97.10% to 94.57% za PM0,3 i od 99.67% to 99.4za za PM2,5 poslije 10 hours. Međutim, karakteristike filtriranja CTFPNM-a ostale su stabilne, exceeding 97.00% I 99prekoračenjeM0,3 i PM2,5 unutar 10 hourssatiosno.



Sl. 2 PM-ovi bilježe performanse TFPNM-a s različitim površinskim polaritetima


Usporedba učinkovitosti filtracije zraka između TFPNM i N95 FFR
Dva TFPNM s visokim površinskim polaritetom (CTFPNM i CTFPNM) uvedeni su za usporedbu njihovih filtracijskih svojstava na NaCl aerosolima s N95 FFR (Lik 3). Učinkovitost filtracije CTFPNM i CTFPNM dosegla je razinu N97 i ostala stabilna tijekom kontinuiranog 24 sati filtriranja. U kontrastu, N95 FFR, koji se uglavnom sastoji od nabijenog PP netkanog materijala s taljenjem, pokazuje očitu nestabilnost tijekom filtracije. Učinkovitost filtra TFPNM dalje je proučavana elektrostatičkim učinkom. Za naplaćene cTFPNM i cTFPNM, njihova učinkovitost filtracije je neznatno poboljšana na N98. Međutim, učinkovitost filtracije ovih nabijenih respiratornih membrana na kraju se smanjila na klasu N97 nakon 24 sati zbog slabljenja površinskog statičkog naboja (iz 0.15 kV do 0,02±0.03 kV). Autor dalje proučava razlike u karakteristikama filtracije zraka između TFPNM i N95 FFRS iz različitih zemalja. Utvrđeno je da je učinkovitost filtracije svih uzoraka smanjena na manje od 95% Nakon 24 sati kontinuiranog filtriranja. Pod istim eksperimentalnim uvjetima, učinkovitost filtracije N95 FFR bila je niža od one cTFPNM nakon 24 sati.



Lik 3 Karakteristike filtera TFPNM-a i slojeva filtera više marki OF N95 FFR-ova


Učinkovitost filtriranja TFPNM-a za viruse i razne tretmane dezinfekcije
CTFPNM je stavljen u Coxsackie B4 virus (CV-B4) i aerosol mikro RNA virusa (27-30 nm) procijeniti njegovu učinkovitost filtracije. I N95 FFR (MEO brend) test filtriranja virusa. Rezultati su pokazali da je cTFPNM zadržao učinkovitost filtracije N97 nakon toga 24 hours, dok je učinkovitost filtracije MEO N95 FFR pala ispod 95% Nakon 24satis. Kako bi se proučavala mogućnost ponovne upotrebe TFPNM-a, pet metoda liječenja je provedeno za cTFPNM: toplinska obrada na 80 ℃; Steam (denaturacija proteina baze topline na ℃ ℃); 75% alkohol (protein denaturiran); Otopina na bazi klora za kućanstvo (degeneracija stanica, kemijska oštećenja); Ultraljubičasto germicidnm zračenje (Uništavanje DNK/RNA, UVC 254 nm). Nakon prvog ciklusa liječenja, sva učinkovitost filtracije cTFPNM-a ostaje nepromijenjena na RAZINI N97, a pad tlaka ostaje između 9 I 10 Godišnje. U kontrastu, N95 FFR pokazao je različite performanse filtracije nakon različitih tretmana nakon prvog ciklusa. Grijanje i ultraljubičasto germicidno zračenje (UVGI) održava filtracijske karakteristike većine N95 FFRS. Međutim, učinkovitost filtracije uzoraka na temelju obrade otopinom naglo pada na 50% ~ 80%.



Sl. 4 Izvedba filtriranja virusa na cTFPNM


Bilješka :(A) (b) je cTFPNM, (c) (d) je učinkovitost i pad tlaka meo marke N95 FFR



Sl. 5 Razvoj FFR-a i odgovarajući ukupni učinak filtracije nakon pet različitih tretmana dezinfekcije

Veze za cijeli tekst: https (https)://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202108951


(Izvor: Granice u znanosti o polimerima)