Комерційний фільтр для води навчили видаляти віруси

Група вчених з Ізраїлю, США, Китаю і Німеччини розробила нову ультрафільтраційну мембрану, яка здатна очищати воду від вірусів.

Розвиток технологій вторинного використання стічних вод пов’язане з епідеміологічними ризиками. Зміст патогенів, наприклад норовірусів ( Norovirus ) і аденовірусів ( Adenoviridae ), що викликають гастроентерит, в таких джерелах може досягати десяти особин на літр, при цьому через невеликого розміру (зазвичай 10-300 нанометрів) їх знищення утруднено. Існуючі способи очищення води, як правило, засновані на дезінфекції за допомогою ультрафіолету і хлору, проте їх ефективність неодноразово ставилася під сумнів, крім того, такі методи залежать від дози. У 2011 році американські вчені представили мембранний біореактор (MBR), який добре справлявся з фільтрацією вірусів, проте, проникність матеріалу знижувалася з часом, підвищуючи витрати на експлуатацію.

У новій статті фахівці з Університету імені Бен-Гуріона і інших вузів описали недорогий метод очищення води з використанням комерційно доступною ультрафільтраційний мембрани з поліефірсульфона (PES). Для підвищення проникності матеріал піддавали полімеризації за допомогою гідрогелеві покриття на основі двох мономерів SPP. Після цього мембрану тестували методом Фур’є-спектроскопії порушеного повного внутрішнього відображення в інфрачервоній області (ART-FTIR) і використовували для фільтрації бактеріофага людського аденовірусу 2 (HAdV-2) і РНК-вірусу MS2, инфицирующего кишкову паличку ( Escherichia coli ) і інших представників сімейства ентеробактерій ( Enterobacteriaceae ), розміром не більше 450 нанометрів.

Додатково автори випробували нову мембрану, забруднивши її розчинними продуктами життєдіяльності мікроорганізмів (SMPs) зі стічних вод Траверс-Сіті, штат Мічиган. Результати перших тестів показали, що після полімеризації вірусне навантаження в зразках знизилася в мільйон разів в порівнянні з необробленою мембраною (початковий рівень становив 100-1000 копій вірусної РНК на мілілітр) для HAdV-2. При цьому потік води знижувався всього на чотири процентних пункти. Порівнянне зниження вірусного навантаження спостерігалося в разі MS2 при зменшенні потоку води на 31 відсотковий пункт. Після забруднення матеріалу SMPs проникність змінилася незначно: рівень патогенів в воді знижувався в мільйон разів і більше.

За словами дослідників, після очищення віруси залишалися обнаружіми в воді, не дивлячись на те, що проникність мембрани була розрахована на видалення об’єктів молекулярної масою не менше 150 килодальтон, що може бути пов’язано з дефектами матеріалу. У той же час модифікований MBR значно перевершив звичайну мембрану за показником фільтрації. Дані ART-FTIR також показали, що метод дозволяє отримувати мембрану з підвищеним діапазоном відштовхування, в результаті чого віруси «відкидаються» гідрогелевими поверхнею на більшу відстань. При цьому розробка не вимагає створення принципово нових матеріалів або пристроїв і передбачає використання комерційно доступних фільтрів, що спрощує її впровадження.

Стаття опублікована в журналі Water Research .

Раніше швейцарський студент представив портативний фільтр для води DrinkPure. Пристрій являє собою насадку на пляшку і складається з трьох фільтруючих шарів, в тому числі активованого вугілля і полімерної мембрани.