Membran Filter Membuat Virus Tidak Berbahaya

Oleh Peter Rüegg

Para peneliti di ETH Zurich sedang mengembangkan membran filter baru yang sangat efisien dalam menyaring dan menonaktifkan berbagai jenis udara.ditanggung dan air-virus yang dibawa. Terbuat dari bahan yang ramah lingkungan, membran memiliki lingkungan yang baikjejak ronmental.

Virus dapat menyebar tidak hanya melalui tetesan atau aerosol seperti virus corona baru, tetapi juga di air. Faktanya, beberapa patogen penyakit gastrointestinal yang berpotensi berbahaya adalah virus yang terbawa air.

Sampai saat ini, virus tersebut telah dihapus dari air menggunakan nanofiltrasi atau reverse osmosis, tetapi dengan biaya tinggi dan dampak yang parah terhadap lingkungan. Misalnya, nanofilter untuk virus terbuat dari bahan baku berbasis minyak bumi, sedangkan reverse osmosis membutuhkan energi yang relatif besar.

Membran ramah lingkungan dikembangkan
Sekarang tim peneliti internasional yang dipimpin oleh Raffaele Mezzenga, Profesor Makanan& Soft Materials di ETH Zurich, telah mengembangkan membran filter air baru yang sangat efektif dan ramah lingkungan. Untuk pembuatannya, para peneliti menggunakan bahan baku alami.

Membran filter bekerja dengan prinsip yang sama yang dikembangkan Mezzenga dan rekan-rekannya untuk menghilangkan logam berat atau berharga dari air. Mereka membuat membran menggunakan protein whey terdenaturasi yang berkumpul menjadi filamen kecil yang disebut fibril amiloid. Dalam hal ini, para peneliti telah menggabungkan perancah fibril ini dengan nanopartikel besi hidroksida (Fe-O-HO).

Pembuatan membran relatif sederhana. Untuk menghasilkan fibril, protein whey yang berasal dari pengolahan susu ditambahkan asam dan dipanaskan hingga 90 derajat Celcius. Hal ini menyebabkan protein memanjang dan menempel satu sama lain, membentuk fibril. Nanopartikel dapat diproduksi dalam wadah reaksi yang sama dengan fibril: para peneliti menaikkan pH dan menambahkan garam besi, menyebabkan campuran tersebut “terpecah” menjadi nanopartikel besi hidroksida, yang menempel pada fibril amiloid. Untuk aplikasi ini, Mezzenga dan rekan-rekannya menggunakan selulosa untuk mendukung membran.

Kombinasi fibril amiloid dan nanopartikel besi hidroksida ini membuat membran menjadi perangkap yang sangat efektif dan efisien untuk berbagai virus yang ada dalam air. Oksida besi bermuatan positif secara elektrostatik menarik virus bermuatan negatif dan menonaktifkannya. Fibril amiloid saja tidak akan mampu melakukan ini karena, seperti partikel virus, mereka juga bermuatan negatif pada pH netral. Namun, fibril adalah matriks ideal untuk nanopartikel oksida besi.

Berbagai virus dihilangkan dengan sangat efisien
Membran menghilangkan berbagai virus yang terbawa air, termasuk adenovirus yang tidak berselubung, retrovirus, dan enterovirus. Kelompok ketiga ini dapat menyebabkan infeksi gastrointestinal yang berbahaya, yang membunuh sekitar setengah juta orang – seringkali anak-anak di negara berkembang dan negara berkembang – setiap tahun. Enterovirus sangat tangguh dan tahan asam dan tetap berada di air untuk waktu yang sangat lama, sehingga membran filter harus sangat menarik bagi negara-negara miskin sebagai cara untuk membantu mencegah infeksi tersebut.

Selain itu, membran juga menghilangkan virus flu H1N1 dan bahkan virus SARS-CoV-2 baru dari air dengan sangat efisien. Dalam sampel yang disaring, konsentrasi kedua virus berada di bawah batas deteksi, yang setara dengan eliminasi patogen ini hampir sempurna.

GG quot;Kami menyadari bahwa virus corona baru sebagian besar ditularkan melalui tetesan dan aerosol, tetapi pada kenyataannya, bahkan dalam skala ini, virus perlu dikelilingi oleh air. Fakta bahwa kami dapat menghilangkannya dengan sangat efisien dari air secara mengesankan menggarisbawahi penerapan luas membran kami," kata Mezzenga.

Sementara membran terutama dirancang untuk digunakan di pabrik pengolahan air limbah atau untuk pengolahan air minum, itu juga bisa digunakan dalam sistem penyaringan udara atau bahkan di masker. Karena secara eksklusif terdiri dari bahan-bahan yang ramah lingkungan, itu hanya dapat dikomposkan setelah digunakan – dan produksinya membutuhkan energi minimum. Ciri-ciri ini memberikan jejak lingkungan yang sangat baik, seperti yang juga ditunjukkan oleh para peneliti dalam penelitian mereka. Karena filtrasi bersifat pasif, maka tidak memerlukan energi tambahan, yang membuat operasinya netral karbon dan mungkin digunakan dalam konteks sosial apa pun, dari masyarakat perkotaan hingga pedesaan.

Selain laboratorium Mezzenga, para ilmuwan dari beberapa universitas Swiss terlibat dalam pekerjaan itu, termasuk spesialis virus dari Universitas Zurich, Lausanne dan Jenewa, EPFL, Universitas Cagliari dan BluAct spin-off ETH, yang memegang paten ini teknologi baru.

Sumber: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zurich)