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激光诱导的石墨烯过滤器捕获并终止细菌

时间：2022-03-02 14:25:05 来源：

在电子显微镜图像中看到，在稻米大学创造的微米级图石墨烯片形成了一个双层空气过滤器，捕获病原体，然后用适度的电力杀死它们。

空中细菌可能会看到什么看起来像一个舒适的梳理地毯。但这是一个陷阱。

稻米大学科学家已经将激光诱导的石墨烯（LIG）转化为自杀过滤器，将病原体从空气中抓住并用小脉冲杀死它们。

由化学家詹姆斯巡回赛的水稻实验室开发的柔性过滤器可能对医院特别感兴趣。根据疾病控制和预防的中心，患者在住院期间有一个1英寸的机会获得潜在的抗生素感染。

美国化学学会杂志ACS纳米中描述的装置捕获液滴，气溶胶和颗粒物质携带的细菌，真菌，孢子，朊病毒，内毒素和其他生物污染物。

在稻米大学创建的自杀激光诱导的石墨烯空气过滤器显示在医院使用的潜力。过滤器捕获空气中的细菌和其他病原体，然后通过导电材料的焦耳加热消除它们。

然后过滤器通过定期加热高达350摄氏度（662华氏度）来防止微生物和其他污染物增殖，足以消除病原体及其毒性副产物。过滤器需要很小的功率，在几秒钟内加热和冷却。

Lig是通过用工业激光切割器加热普通的聚酰亚胺片的表面而合成的纯的原子薄碳板的导电泡沫。2014年旅游实验室发现的过程导致了一系列电子产品，摩擦纳米液，复合材料，电常值甚至艺术的应用。

将其适用于过滤器，意味着激光建筑石墨烯进入聚酰亚胺的两侧，留下精细的三维晶格，以加强石墨烯泡沫。不同温度的激光建筑导致厚森林的石墨烯纤维，下面具有较小的互连片。

像所有纯石墨烯一样，泡沫导电电。电气化时，焦耳加热提高过滤器的温度超过300℃，足以不仅杀死被困病原体，而且还可以分解毒性的副产品，其可以饲养新的微生物并激活人类免疫系统。

研究人员建议单一，定制的LIG过滤器可以有效，以取代目前由联邦标准供应医院通风系统所需的两个过滤床。

“这么多患者被细菌和它们的代谢产品感染，例如可以导致在医院的败血症，”巡回赛说。“我们需要更多方法来打击不仅仅是细菌的空中转移，还需要其下游产品，这可能导致患者的严重反应。

“一些这些产品，如内毒素，需要暴露在300摄氏度的温度下，以便停用它们，”他说，“由Lig过滤器提供的目的。“这可以显着减少患者之间的细菌产生的分子的转移，从而降低患者的最终成本并从这些病原体中减少疾病和死亡。”

该实验室用商业真空过滤系统测试了LIG过滤器，以每分钟10升的速率拉出空气，持续90小时，发现焦耳加热成功地消毒了所有病原体和副产品的过滤器。将使用过滤器浸入另外130小时，没有在加热单元上没有随后的细菌生长，与未被加热的控制LIG过滤器不同。

“在LIG滤光片下游的膜上进行的细菌培养实验表明，细菌无法渗透LIG过滤器，”稻草稻草米毕业的作者，博士学位，博士生研究员Michael Stanford。

Stanford注意到灭菌功能“可以减少与传统过滤器相比需要更换LIG过滤器的频率。”

巡演建议的Lig空气过滤器也可以找到商用飞机。

“已经预测，到2050年，每年1000万人会死于耐药细菌，”他说。“世界长期以来需要一些方法来减轻病原体的空气传播及其相关的有害产品。这个Lig空气过滤器可能是这种防御的重要作品。“

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本文的共同作者是米饭研究生Yuda Chen和Emily MCHUGH;德克萨斯A＆M健康科学中心大米和科学研究专家的Anton Liopo;汉晓，诺曼·哈克曼 - 韦尔奇年轻调查员和稻米化学助理教授。是T.T.和W.F.Chao担任化学系主任，并在莱斯担任计算机科学，材料科学和纳米工程学教授。

科学研究空军办公室得到了研究。

参考：“自杀激光诱导的石墨烯细菌空气过滤器”由Michael G. Stanford，John T. Li，Yuda Chen，Emily A. MChugh，Anton Liopo，Han Xiao和James M. Tour，2019年9月27日，ACS Nano.Doi ：
10.1021 / ACSNANO.9B05983


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