Ручное устройство дезинфицирует питьевую воду с помощью наночастиц

Поворот рукоятки простого устройства, наполненного наночастицами, может удалить из воды серьезные патогены за считанные секунды, что делает его пригодным для районов без электричества.

Простая банка с изогнутой ручкой может произвести революцию в обеспечении чистой питьевой водой жителей зон стихийных бедствий и отдаленных населенных пунктов без электричества.

Сюй Дэн из Университета электронной науки и технологий Китая в Чэнду говорит, что он и его коллеги были полны решимости создать простой способ очистки воды от паразитов, а также бактериальных, вирусных и грибковых патогенов.

«Мы постоянно сталкиваемся с одним и тем же препятствием при децентрализованной очистке воды», — говорит Дэн. «Большинству вариантов очистки воды в точке водопользования требуется либо электричество, либо яркий солнечный свет, и они работают медленно».

После катастроф или в населенных пунктах, не имеющих доступа к электросети, традиционные системы ненадежны, поэтому им требовалось изобретение, которое могло бы полностью дезинфицировать воду всего за минуту простого ручного перемешивания.

Их решение основано на сферических наночастицах кремния, покрытых химическими веществами аминогруппы, которые заряжаются положительно в воде, и наночастицах золота, которые становятся отрицательно заряженными в перемешиваемой воде.

«Представьте себе банку с ручным приводом, наполненную небольшой дозой искусственного порошка, похожего на песок», — говорит Дэн. «Несколько поворотов ручки создают лёгкое движение в воде, и это движение „пробуждает“ наши наночастицы».

Поток воды на поверхности наночастиц золота и амина создает электрический заряд, что, в свою очередь, приводит к образованию окисляющих химических веществ, называемых активными формами кислорода.

«Эти активные формы кислорода прокалывают микробные мембраны, поэтому патогены не могут выживать и размножаться», — говорит Дэн. «Когда вы прекращаете перемешивание, порошок самостоятельно отделяется от воды, и из сливного отверстия выходит чистая вода».

Команда протестировала устройство на 16 высококонтагиозных патогенах, представляющих серьёзную угрозу общественному здоровью. Всего за 15 секунд перемешивания в воде при температуре 50 °C устройство обеспечило снижение количества кишечной палочки на 99,9999%, а количество холерного вибриона – на 1 минуту. В целом, устройство инактивировало более 95% всех протестированных микроорганизмов.

По словам Дэна, устройство все еще находится на этапе проверки концепции, поэтому они еще не определили, сколько литров воды можно продезинфицировать.

«Мы можем сказать, что после каждого цикла извлекается и используется повторно одна и та же партия частиц, — говорит он. — А после зарядки система обеспечивает длительную защиту от повторного загрязнения в течение многих часов».

По его словам, поскольку количество золотых наночастиц настолько мало, их стоимость незначительна — основную часть стоимости материалов составляют стоимость кремниевого порошка и пластикового корпуса.

Кьяра Нето из Сиднейского университета (Австралия) говорит, что она чрезвычайно впечатлена научным подходом и новым применением наночастиц для разрушения клеточных мембран патогенов. «Это очень умная, фантастическая работа», — говорит она.

Природа Нанотехнологии DOI: 10.1038/s41565-025-02033-9

Реклама

Подпишитесь на нашу еженедельную рассылку

Получайте еженедельную порцию открытий на свой почтовый ящик. Мы также будем держать вас в курсе событий и специальных предложений журнала New Scientist.

Зарегистрироваться

Источник: www.newscientist.com