Гідрогель очистив воду від хвороботворів

Антибактеріальний гідрогель очистив воду від патогенів за годину. Техаські дослідники створили гідрогель із протибактеріальними властивостями для очищення питної води від хвороботворних дрібноорганізмів. Завдяки виділенню пероксиду водню та хінону в складі гідрогель порушує метаболізм бактерій, і протягом години здатний знищити понад 99 відсотків хвороботворів у воді без потреби джерела енергії. Докладний опис розроблення гідрогелю та його випробування вчені оприлюднили у часописі Advanced Materials.

Для чого нам нові способи очищення води?

Навіть за сучасного розвитку цивілізації забезпечення основної потреби людей у питній воді є одним із найбільших викликів. Зараз близько третини людей у всьому світі страждає від нестачі безпечної води. У країнах, що розвиваються, щороку гинуть мільйони людей через вживання забрудненої хвороботворними мікробами води. Зокрема, у середньому кожні дві хвилини помирає одна молодша за п'ять років дитина внаслідок проносних захворювань, спричинених низькою якістю води та недостатньою санітарією. Зі зростанням несприятливих кліматичних явищ, пов'язаних зі стрімкою зміною підсоння, та збільшення людської популяції можна очікувати, що нестача питної води протягом наступних років ще більше загостриться.

Наявні дешеві й дієві способи очищення, як-от хлорування чи озонування, мають недолік в утворенні отруйних для здоров'я людини побічних сполук. А інші способи, наприклад, дистиляція, що дає змогу безпечно усунути більшість забруднювачів, вимагає значних витрат енергії або грошей, які так само обмежені в окремих місцевостях. Через це низка дослідней трудиться над створенням нових підходів до очищення води, у тому числі завдяки новітнім матеріалам, що будуть доступними, дієвими та безпечними. Кілька дослідників із Техаського університету в Остіні теж розробила такий на основі гідрогелю.

Яким є розроблений матеріал?

Новий гідрогель вчених у готовому вигляді має подібну на губку стрій чорного цвіту. Він складається із двох основних речовин, які мають бактеровбивчі властивості. Перша — це хітозан, функціоналізований катехолом, завдяки чому при стику з повітрям або водою він виділяє небезпечний для мікробів пероксид водню. Другим дієвим складником є видозмінений хіноном вуглецеві частинки, що віддіюють із біологічними молекулами, посилюючи протибактеріальну дію. Наявність великої кількості пор різного розміру збільшує площу матеріалу, завдяки чому з його поверхнею стикатиметься більше забруднювачів у воді.

Прообраз гідрогелю для очищення води науковці створили у вигляді пігулок, що їх можна безпосередньо помістити у посудину із забрудненою водою. Пігулка не виділяє жодних хімічних забруднювачів, тому після знезараження її можна просто витягти з придатної до вживання води.

Наскільки вдалим виявився замисел з гідрогелем для води?

Початкові випробування своєї технології вчені здійснили з використанням води, попередньо забрудненої бактеріями кишкової палички, сінної палички та синьогнійної палички, яка часто зустрічається у персті та воді, і здатна спричиняти зараження внутрішніх органів. Усього через годину після додавання гідрогелю у співвідношенні 6 міліграмів на 100 мілілітрів води до хімічної склянки спостерігалося скорочення кількости бактерій у ній на 99,9999 відсотка.

Через те, що розроблений гідрогель не потребує джерела енергії, а також виготовлений із дешевих матеріалів, науковці надіються, що він зможе знайти широке застосування в місцевостях із нестачею чистої питної води.

Випробування також показали, що гідрогель може підвищити дієвість іншого способу очищення води — сонячної дистиляції. Він засновується на відокремленні чистої води від її забруднювачів завдяки використанню сонячного тепла для випаровування, але у перебізі окремі первні устрою забруднюються мікробами. У дослідах описаний гідрогель проявив високу стійкість до накопичення дрібноорганізмів, забезпечуючи при цьому високий показник випаровування та очищення води від хвороботворів і хімічних забруднювачів, при його занурені у річкову або ставкову воду до 90 днів.