Холодная плазма может очистить воздух от смертельных микробов

Мы можем прожить без еды три недели, а без воды — до трех дней. Но мы не можем жить без воздуха более трех минут. Важно не только обилие воздуха, но и его качество. К сожалению, воздух может быть загрязнен опасными микробами, бактериями и вирусами.

Инфекции передающиеся по воздуху, крайне заразны и могут привести к респираторным заболеваниям, которые опасны для жизни. Поэтому неудивительно, что вспышки инфекционных заболеваний, передаваемых по воздуху, являются серьезной проблемой общественного здравоохранения, а исследователи прилагают все усилия, чтобы разработать технологии для очистки воздуха. Однако до сих пор такие технологии имели ограниченный успех.

Новое исследование предполагает, что холодная плазма, состоящая из электрически заряженных частиц, может инактивировать переносимые по воздуху вирусы и обеспечивать стерильный воздух. Хотя технология имеет много применений (в медицине и пищевой промышленности), для нее это совершенно новое применение.

Разрушительные вспышки

Вирусы, которые могут распространяться по воздуху, включают грипп, простуду (риновирус), ветряную оспу, эпидемический паротит и корь. В частности, корь была названа бомбой замедленного действия общественного здравоохранения, так как многие родители не вакцинируют своих детей. Важно отметить, что вакцинация — единственный способ полностью предотвратить заражение корью.

Инфицированные люди могут передавать вирусы воздушно-капельным путем через мелкие частицы, выбрасываемые во время чихания и кашля. Эти вирусы могут очень быстро распространяться от человека к человеку по воздуху, особенно в людных местах, таких как школы.

Грипп является одним из наиболее распространенных переносимых по воздуху вирусов, и он очень заразен. Заражение гриппом может проявиться от легкого до тяжелого респираторного заболевания и даже смерти, с такими симптомами, как внезапное повышение температуры, кашель, боль в горле, насморк, головная боль и недомогание. Госпитализация и смерть от вируса гриппа могут происходить в группах высокого риска, включая детей, пожилых людей, беременных женщин, людей с ослабленной иммунной системой (ВИЧ-инфицированные или больные раком), и некоторых людей с хроническими заболеваниями.

Вирус гриппа под микроскопом.

По данным ВОЗ, каждый год грипп приводит к более чем 3 миллионам случаев тяжелого течения заболевания и около 290 000 — 650 000 смертей. Самой смертельной пандемией вируса гриппа был испанский грипп (H1N1) в 1918-1919 годах, который заразил около четверти населения планеты и стал причиной смерти более 40 миллионов человек. Вновь возникшие воздушно-капельные вирусы, такие как тяжелый острый респираторный синдром (ТОРС), также быстро распространились из Китая во многие страны мира.

Лечение легких воздушно-капельных вирусных инфекций включает в себя отдых и обильное потребление жидкости. Тем не менее, нет конкретных противовирусных препаратов для лечения тяжелых инфекций. Также очень трудно полностью себя обезопасить от них, хотя вы можете уменьшить воздействие с помощью некоторых полезных привычек, таких как регулярное мытье рук. Если у вас есть инфекция, вы можете снизить риск ее распространения, прикрывая рот при чихании и кашле.

Очистка воздуха

В настоящее время существуют методы дезинфекции воздуха, но они имеют несколько ограничений. Например, ультрафиолетовое бактерицидное облучение (UVGI) — это метод дезинфекции, в котором ультрафиолетовое излучение используется для уничтожения или инактивации микроорганизмов путем разрушения их ДНК, чтобы они не могли размножаться в организме человека. Однако чрезмерное воздействие UVGI оказывает неблагоприятное воздействие на здоровье, что приводит к эритеме кожи (поверхностное покраснение кожи) и болезненному состоянию глаз, известному как фотокератит.

Фильтрация воздуха является хорошим методом очистки воздуха, пропуская его через фильтр, который удаляет частицы и препятствует проникновению внешних патогенов в здания. Однако некоторые находящиеся в воздухе патогены слишком малы, чтобы их можно было удалить, и они могут проходить через воздушные фильтры.

Однако новый метод, разработанный исследователями из Мичиганского университета, вселяет надежду. Их исследование, опубликованное в «Journal of Physics», показывает, что холодная плазма может инактивировать 99,9% находящихся в воздухе вирусов, высвобождая энергичные заряженные фрагменты молекул воздуха, которые способны уничтожать вирусы менее чем за секунду. Холодная плазма также может убивать бактерии путем разрушения их клеточной стенки.

Плазма была получена в холодном плазменном реакторе. Когда патогенные микроорганизмы проходят через него, они реагируют с его нестабильными атомами, которые называются радикалами (такими как озон). Нестабильные атомы изменяют липиды, белки и нуклеиновые кислоты микроорганизмов, с которыми они сталкиваются, убивая патогенные микроорганизмы или делая их безвредными. Устройство также работает путем фильтрации патогенных микроорганизмов из воздушного потока.

Сочетание фильтрации и инактивации возбудителей, находящихся в воздухе, обеспечит более эффективный способ подачи стерильного воздуха, чем современные устройства. Исследовательская группа уже начала тестирование реактора в вентиляционных воздушных потоках на свиноферме, чтобы определить его эффективность в предотвращении распространения возбудителей в воздухе.

Если устройство будет эффективным, будет ли оно безопасным? Мы знаем, что озон связан с респираторными заболеваниями. Но исследователи говорят, что воздействие озона находится в рамках нормативных стандартов, то есть оно не должно представлять угрозу безопасности здоровью.

Таким образом, похоже, что холодные плазменные реакторы могут заменить традиционную маску и обеспечить стерильный воздух, особенно в людных местах, таких как общественный транспорт, а также в школах и больницах.

Учитывая, как трудно предотвратить передачу болезней, передаваемых воздушно-капельным путем, это хорошая новость.

Исследование: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6463/ab1466/pdf