Des chercheurs de l’USF développent la technologie de désinfection des masques N95 – The Oracle

Comme les masques faciaux continuent d’être une nécessité quotidienne pour de nombreuses personnes, ils pourraient potentiellement devenir des déchets dangereux pour l’environnement. Cependant, les chercheurs de l’USF travaillent sur des solutions pour stériliser les masques et atténuer ce problème croissant dans le cadre du programme de subventions de recherche en réponse rapide COVID-19.

Ying Zhong, chercheur au laboratoire Green Research for Energy-Efficient Innovations de l’USF, et Libin Ye, chercheur et professeur de biologie moléculaire cellulaire, ont créé une équipe de cinq étudiants diplômés pour expérimenter une nouvelle forme de technologie de stérilisation pour lutter contre les virus pathogènes.

L’équipe a créé une nouvelle forme de technologie de stérilisation qui utilise la décharge corona – un phénomène où une décharge électrique provoque l’ionisation des molécules de gaz à proximité qui pourraient alors détruire en toute sécurité et efficacement les agents pathogènes sur les masques faciaux N95.

« La décharge corona est un phénomène de décharge électrique avec une lumière bleu-violet émise, qui illumine l’air à proximité du conducteur de décharge », a déclaré Zijian Weng, doctorant. étudiant au département d’ingénierie.

« Cela se produit lorsqu’une haute tension est appliquée sur le conducteur, provoquant le flux de courant avec un potentiel élevé du conducteur dans l’air à proximité en ionisant et en générant des molécules de gaz excitées, généralement des molécules d’azote, qui émettent la lumière bleu-violet. »

La décharge corona est également un phénomène que Zhong a déclaré avoir déjà expérimenté dans d’autres domaines de sa recherche où elle « induisait des charges permanentes dans des films polymères ».

Zhong a utilisé cette expérience antérieure avec la décharge corona pour explorer son utilisation potentielle pour la stérilisation du masque N95. Elle a passé en revue différentes études concernant la décharge corona et ses effets sur la désinfection et a conclu qu’il y avait suffisamment de preuves soutenant la décharge corona comme moyen de désinfecter et de réutiliser les masques N95.

« Je sais que [corona discharge] peut injecter des charges, mais peut-il aussi faire la désinfection des masques ? Heureusement, j’ai pu identifier quelques articles pour soutenir cette idée », a déclaré Zhong.

Un masque N95 protège ses utilisateurs de deux manières différentes, selon Ye. Il a déclaré que le matériau utilisé dans les masques contenait de petits pores capables d’empêcher physiquement les bactéries et autres agents pathogènes de pénétrer dans le corps. Les matériaux sont stratifiés pour rendre difficile le passage des agents pathogènes.

La deuxième voie consiste à utiliser une charge électrostatique. Les masques N95 sont fabriqués avec une charge positive, a déclaré Zhong, et comme de nombreux agents pathogènes tels que les bactéries et les virus sont chargés négativement, cela crée un effet où les agents pathogènes collent aux masques plutôt que de passer à travers.

« Lorsqu’une gouttelette chargée négativement s’approche d’une fibre chargée positivement, elles auront tendance à s’attirer », a déclaré Zhong. « C’est ainsi que les fibres chargées [of the N95 mask] arrêter la gouttelette chargée.

Le problème avec les charges électrostatiques dans les masques N95, selon Zhong, est qu’après un certain temps, cette charge se dégrade lentement, diminuant l’effet protecteur des masques.

« Quand vous utilisez [the N95 mask] pendant des heures, l’électrostatique sera perdue », a déclaré Zhong. « C’est pourquoi vous ne pouvez pas utiliser des moyens réguliers pour désinfecter [the mask] et gardez l’efficacité de la filtration.

Une fois qu’un masque a perdu une grande partie de sa charge, un dispositif de décharge corona pourrait être utilisé pour restaurer le niveau de protection du masque à presque sa pleine capacité.

Dans une étude publiée par Zhong et son équipe, il a été constaté que la stérilisation par décharge corona était capable de maintenir les masques N95 près de l’efficacité de filtration maximale même après avoir été utilisés et stérilisés 15 fois.

En plus de restaurer les forces électrostatiques dans les masques N95, la technologie de décharge corona a également été capable de neutraliser les agents pathogènes déjà présents sur le masque.

On ne sait toujours pas comment la décharge corona élimine les agents pathogènes, mais Ye a déclaré que l’équipe sait que les forces électrostatiques et les ions produits par le dispositif de décharge corona perturbent les composants vitaux de ces agents pathogènes.

« Nous savons juste que ces ions endommagent l’ADN et endommagent les protéines [of the pathogens], mais nous ne connaissons pas le processus par lequel ils endommagent l’ADN et les protéines », a déclaré Ye.

Tandis que le mécanisme exact par lequel se produit la stérilisation par décharge corona n’a pas encore été découvert, il a été démontré que la décharge corona est un désinfectant efficace, selon Zhong.

La décharge de Corona n’a toujours pas atteint le niveau d’assainissement des moyens chimiques alternatifs, cependant, elle s’en approche lentement, a déclaré Zhong. Dans un essai publié par son équipe dans publié, la décharge corona a pu atteindre un taux de 99 % à 99,9 % de stérilisation d’E. coli en 7,5 minutes.

Zhong a déclaré que tous les virus et bactéries ne répondent pas à la même vitesse à la stérilisation par décharge corona. Les différentes réponses, a-t-elle dit, font actuellement l’objet d’une enquête.

Selon Ye.

La décharge corona ne laisse qu’une charge statique sur la surface sur laquelle elle a été utilisée, a déclaré Ye, il n’y a donc aucun danger pour l’utilisateur. Outre l’efficacité, Ye a également déclaré que la technologie peut être peu coûteuse, coûtant 50 $ pour fabriquer un prototype portable alimenté par des batteries.

Zhong a commencé à travailler sur le projet N95 en février 2019. Depuis lors, l’équipe a continué à développer cette technologie et à publier des articles de recherche sur son efficacité.

Des mois après la création du projet en janvier, l’équipe de Zhong a commencé à déposer une demande de brevet et à contacter des fabricants biomédicaux afin de présenter cette technologie au public.

Elle a déclaré que la technologie pourrait prendre environ deux ans pour être publiée, selon le déroulement du processus de développement du produit.

« Nous devons travailler avec les fabricants… et nous essayons de parler aux investisseurs. Nous espérons vraiment qu’il pourra être commercialisé dès que possible », a déclaré Zhong.

Zhong a déclaré qu’elle prévoyait de poursuivre ses recherches sur les décharges corona et d’étudier la meilleure façon de les utiliser contre divers types d’agents pathogènes viraux bactériens. Le plan, a-t-elle dit, est d’explorer différentes manières et paramètres dans lesquels la technologie de décharge corona peut être utilisée.

« Nous pouvons concevoir une petite boîte portable que vous pouvez mettre dans votre maison et désinfecter autant de masques que vous le souhaitez », a-t-elle déclaré.

«Nous pourrions également l’agrandir et le mettre dans les cliniques et les hôpitaux pour traiter plusieurs masques en même temps. Nous pouvons même rendre la machine beaucoup plus grande pour traiter les masques au niveau de l’industrie. »