Ученые из Ратгерского университета создали на основе бумаги гибкое устройство, позволяющее эффективно и недорого стерилизовать поверхности и уничтожать бактерии. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Один из важных трендов в современной медицинской инженерии — создание простых, дешевых и часто одноразовых аналогов традиционного лабораторного оборудования, которые более приспособлены для использования в полевых условиях в слабо развитых странах. Например, в последнее время ученые представили простые и недорогие научные инструменты из бумаги, такие как бумажный тест на подлинность лекарств, центрифугу из этого же материала и даже картонный микроскоп. Они позволяют проводить научные исследования в развивающихся странах, а также в учебных целях. Распостранение малярии и других инфекций в Африке делают такие разработки особенно актуальными. В своей работе ученые были мотивированы эпидемией лихорадки Эбола в Западной Африке. Они захотели создать доступное устройство, которое могло бы защитить людей от эпидемий такого рода и предотвратить их распространение.

Jingjin Xie et al. / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2017

Исследователи разработали плазменное дезинфицирующее устройство, использующее бумагу в качестве основы. Оно устроено следующим образом: на бумажный лист круглой формы с диаметром 90 миллиметров с обоих сторон наносились слои металла, в которых с помощью лазерной гравировки была вырезана структура из повторяющихся шестиугольников. Такая структура использует минимально возможный периметр перегородок для покрытия поверхности, то есть заполняет ее максимально эффективно. Бумага была выбрана по нескольким причинам: она гибкая, позволяет пропускать газ для создания плазмы, а также способна выдержать нагревание до 250℃. На сетку подавался переменный ток с напряжением от одного до десяти киловольт. Плазма генерировалась за счет эффекта, называемого диэлектрическим барьерным разрядом – ток между электродами проходил через бумагу, ионизируя газ, находящийся в ее порах. Помимо этого, на гранях металлических шестиугольников генерировалась поверхностная плазма. Регулируя напряжение, ученые изменяли уровень ультрафиолетового свечения, возникающего при генерации плазмы. Мощность, потребляемая генератором, не превышала 20 ватт.

Устройство в форме киригами. Jingjin Xie et al. / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2017

Ученые проверили эффективность своего изобретения на двух видах бактерий: Saccharomyces cerevisiae (пекарские дрожжи) и Escherichia coli (кишечная палочка). За несколько десятков секунд количество Saccharomyces cerevisiae снизилось на 99 процентов, а Escherichia coli на 99,9.

Также исследователи создали похожее устройство квадратной формы, развертывающееся в объемную фигуру в стиле японского киригами. Хотя эффективность при такой форме немного снизилась, это доказывает возможность придания предложенным учеными стерилизаторам сложной формы.

Исследователи считают, что их изобретение может использоваться в защитных костюмах, а также повязках для очистки ран.

Проблема инфекций становится все острее. В конце 2015 года группа китайских ученых сообщила об открытии гена трансмиссивной устойчивости к колистину – антибиотику запаса, к которому прибегают в случае, если не помогли остальные типы антибиотиков. О том, почему появились бактерии с таким геном, и к каким последствиям это может привести можно прочитать в нашем материале.

Автор: Григорий Копиев