Filterpapier gemaakt van nanodraden van titaniumoxide is in staat ziekteverwekkers op te vangen en met licht te vernietigen. Deze ontdekking door een EPFL-laboratorium zou kunnen worden gebruikt in persoonlijke beschermingsmiddelen, evenals in ventilatie- en airconditioningsystemen.

Als onderdeel van pogingen om de COVID-19-pandemie in te dammen, papieren maskers worden steeds vaker verplicht gesteld. Hun relatieve effectiviteit staat niet langer ter discussie, maar het wijdverbreide gebruik ervan heeft een aantal nadelen. Deze omvatten de milieu-impact van wegwerpmaskers gemaakt van lagen non-woven polypropyleen plastic microvezels. Bovendien, ze vangen alleen ziekteverwekkers in plaats van ze te vernietigen. "In een ziekenhuisomgeving deze maskers worden in speciale bakken geplaatst en op de juiste manier behandeld, " zegt László Forró, hoofd van EPFL's Laboratory of Physics of Complex Matter. "Echter, hun gebruik in de rest van de wereld - waar ze in open afvalbakken worden gegooid en zelfs op straat worden achtergelaten - kan ze tot nieuwe bronnen van besmetting maken."

Onderzoekers in het laboratorium van Forró werken aan een veelbelovende oplossing voor dit probleem:een membraan gemaakt van titaniumoxide nanodraden, lijkt qua uiterlijk op filterpapier, maar met antibacteriële en antivirale eigenschappen.

Hun materiaal werkt door gebruik te maken van de fotokatalytische eigenschappen van titaniumdioxide. Bij blootstelling aan ultraviolette straling, de vezels zetten het aanwezige vocht om in oxidatiemiddelen zoals waterstofperoxide, die het vermogen hebben om ziekteverwekkers te vernietigen. "Omdat ons filter uitzonderlijk goed is in het opnemen van vocht, het kan druppeltjes vangen die virussen en bacteriën bevatten, ", zegt Forró. "Dit creëert een gunstige omgeving voor het oxidatieproces, die wordt veroorzaakt door licht."

Het werk van de onderzoekers verschijnt vandaag in Geavanceerde functionele materialen , en omvat experimenten die het vermogen van het membraan om E. coli te vernietigen aantonen, de referentiebacterie in biomedisch onderzoek, en DNA-strengen in een kwestie van seconden. Op basis van deze resultaten, de onderzoekers beweren - hoewel dit nog experimenteel moet worden aangetoond - dat het proces even succesvol zou zijn op een breed scala aan virussen, waaronder SARS-CoV-2.

In hun artikel staat ook dat de productie van dergelijke membranen op grote schaal haalbaar zou zijn:alleen de apparatuur van het laboratorium kan tot 200 m ² filterpapier per week, of genoeg voor maximaal 80, 000 maskers per maand. Bovendien, de maskers konden wel duizend keer worden gesteriliseerd en hergebruikt. Dit zou tekorten verminderen en de hoeveelheid afval die wordt veroorzaakt door chirurgische wegwerpmaskers aanzienlijk verminderen. Eindelijk, het productieproces, waarbij de titaniet-nanodraden worden gecalcineerd, maakt ze stabiel en voorkomt het risico dat nanodeeltjes door de gebruiker worden ingeademd.

Een start-up genaamd Swoxid bereidt zich al voor om de technologie uit het lab te halen. "De membranen kunnen ook worden gebruikt in luchtbehandelingstoepassingen zoals ventilatie- en airconditioningsystemen en in persoonlijke beschermingsmiddelen, " zegt Endre Horváth, hoofdauteur van het artikel en mede-oprichter van Swoxid.