Por Peter Rüegg
Los investigadores de ETH Zurich están desarrollando una nueva membrana de filtro que es altamente eficiente para filtrar e inactivar una amplia variedad de aire.transmitido y por el aguavirus transmitidos. Hecha de materiales ecológicamente sanos, la membrana tiene un buen envihuella ambiental.
Los virus pueden propagarse no solo a través de gotitas o aerosoles como el nuevo coronavirus, sino también en el agua. De hecho, algunos patógenos potencialmente peligrosos de enfermedades gastrointestinales son virus transmitidos por el agua.
Hasta la fecha, estos virus se han eliminado del agua mediante nanofiltración u ósmosis inversa, pero a un costo elevado y con un impacto severo en el medio ambiente. Por ejemplo, los nanofiltros para virus están hechos de materias primas a base de petróleo, mientras que la ósmosis inversa requiere una cantidad relativamente grande de energía.
Membrana ecológica desarrollada
Ahora, un equipo internacional de investigadores dirigido por Raffaele Mezzenga, profesor de Alimentos& Soft Materials en ETH Zurich, ha desarrollado una nueva membrana de filtro de agua que es altamente efectiva y amigable con el medio ambiente. Para fabricarlo, los investigadores utilizaron materias primas naturales.
La membrana del filtro funciona según el mismo principio que Mezzenga y sus colegas desarrollaron para eliminar metales pesados o preciosos del agua. Crean la membrana utilizando proteínas de suero desnaturalizadas que se ensamblan en filamentos diminutos llamados fibrillas amiloides. En este caso, los investigadores han combinado este andamio de fibrillas con nanopartículas de hidróxido de hierro (Fe-O-HO).
La fabricación de la membrana es relativamente sencilla. Para producir las fibrillas, las proteínas de suero derivadas del procesamiento de la leche se agregan al ácido y se calientan a 90 grados Celsius. Esto hace que las proteínas se extiendan y se adhieran entre sí, formando fibrillas. Las nanopartículas se pueden producir en el mismo recipiente de reacción que las fibrillas: los investigadores elevan el pH y agregan sal de hierro, lo que hace que la mezcla se "desintegre" en nanopartículas de hidróxido de hierro, que se adhieren a las fibrillas de amiloide. Para esta aplicación, Mezzenga y sus colegas utilizaron celulosa para dar soporte a la membrana.
Esta combinación de fibrillas amiloides y nanopartículas de hidróxido de hierro hace que la membrana sea una trampa muy eficaz y eficiente para varios virus presentes en el agua. El óxido de hierro con carga positiva atrae electrostáticamente a los virus con carga negativa y los inactiva. Las fibrillas de amiloide por sí solas no podrían hacer esto porque, al igual que las partículas virales, también están cargadas negativamente a pH neutro. Sin embargo, las fibrillas son la matriz ideal para las nanopartículas de óxido de hierro.
Varios virus eliminados de manera altamente eficiente
La membrana elimina una amplia gama de virus transmitidos por el agua, incluidos los adenovirus no envueltos, los retrovirus y los enterovirus. Este tercer grupo puede causar infecciones gastrointestinales peligrosas, que matan a alrededor de medio millón de personas, a menudo niños pequeños en países en desarrollo y emergentes, cada año. Los enterovirus son extremadamente duros y resistentes a los ácidos y permanecen en el agua durante mucho tiempo, por lo que la membrana del filtro debería ser particularmente atractiva para los países más pobres como una forma de ayudar a prevenir tales infecciones.
Además, la membrana también elimina los virus de la gripe H1N1 e incluso el nuevo virus SARS-CoV-2 del agua con gran eficacia. En las muestras filtradas, la concentración de los dos virus estuvo por debajo del límite de detección, lo que equivale a la eliminación casi completa de estos patógenos.
GG quot; Somos conscientes de que el nuevo coronavirus se transmite predominantemente a través de gotitas y aerosoles, pero de hecho, incluso en esta escala, el virus requiere estar rodeado de agua. El hecho de que podamos eliminarlo de manera muy eficiente del agua subraya de manera impresionante la amplia aplicabilidad de nuestra membrana," dice Mezzenga.
Si bien la membrana está diseñada principalmente para su uso en plantas de tratamiento de aguas residuales o para el tratamiento de agua potable, también podría usarse en sistemas de filtración de aire o incluso en máscaras. Dado que se compone exclusivamente de materiales ecológicamente sanos, simplemente podría convertirse en abono después de su uso, y su producción requiere un mínimo de energía. Estos rasgos le confieren una excelente huella ambiental, como también señalan los investigadores en su estudio. Debido a que la filtración es pasiva, no requiere energía adicional, lo que hace que su funcionamiento sea neutral en carbono y de posible uso en cualquier contexto social, desde las comunidades urbanas hasta las rurales.
Además del laboratorio de Mezzenga, científicos de varias universidades suizas participaron en el trabajo, incluidos especialistas en virus de las universidades de Zúrich, Lausana y Ginebra, EPFL, la Universidad de Cagliari y la empresa derivada de ETH BluAct, que posee la patente de este nueva tecnología.
Fuente: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zurich)