美国科学家开展用plasma等离子杀灭空气中病毒的试验

2020/6/29 11:26:30

长期以来,过滤器一直被用来清除我们呼吸的空气中的微粒,包括病毒和细菌。颗粒过滤器是建筑和飞机通风系统的关键部件。不幸的是,病毒比那些过滤器捕获的最小颗粒要小得多。

抑制空气传播病原体的一种可能性是使用非热等离子体反应器。等离子体是物质的第四态,是一种由带电离子和电子组成的气体,而不是中性原子和分子。非热意味着等离子体不是在高温下形成的。

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图片来源:Robert Coelius / Michigan Engineering

密歇根大学的研究人员开发了一种非热等离子体反应器,使得空气中的病原体无法感染宿主有机体。等离子体会氧化病毒,破坏病毒进入细胞的机制。

土木与环境工程教授Herek Clack(左)和他的团队成员建立了一个实验室规模的非热等离子体装置,该装置以前被证明能够使空气传播的病毒替代物MS2噬菌体失去99%以上的病毒。在密歇根州荷马的Barton Farms家养猪场感染大肠杆菌。

经过实验室和牲畜设施的测试,研究人员发现反应器减少了空气中99%以上的传染性病毒。研究人员正在开发用于畜牧业的技术,但在人群拥挤且空间密闭(比如商用飞机)的地方,这项技术可能也很有用。封闭或拥挤的空间减少了病毒在空气中降解或稀释的机会,增加了暴露导致感染的可能性。

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通过空气传播的传染病,包括猪流感和禽流感,已经影响了猪肉、家禽和鸡蛋的生产者。据估计,仅猪流感一项每年就在世界造成数亿元的损失。2015年,美国宰杀了5000多万只鸡和火鸡,以阻止高致病性禽流感的传播,因为禽流感有可能感染人类。

关于非热等离子体如何杀死细菌有几种理论,但空气中的病毒不像细菌那样“活着”,因此不能以同样的方式“杀死”。此外,研究人员对非热等离子体灭菌的理解主要是基于使用几分钟长的等离子体暴露对污染表面进行灭菌,这比我们的试验和早期类似研究中研究的亚秒级暴露要长得多。

在试验中,等离子体减少了空气中99%以上的传染性病毒,但病毒本身的DNA基本保持不变。这意味着血浆并没有摧毁病毒,而是改变了病毒的感染能力。研究人员正在努力了解这是如何发生的,这将帮助他们设计或“调整”反应器。

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研究人员也在考虑如何在飞机上使用非热等离子体反应器。

长途航班可以将受感染的乘客运送到世界各地,这一点从地图上显示的新冠状病毒确诊病例可以马上看出来。机舱内的病毒传播有很多方面的因素,包括飞行中的乘客移动、机舱空气循环模式等,这对于评估受感染乘客传播病毒的距离非常重要。

科学家需要更好地了解这些变量,然后飞机制造商和运营商才能使用非热等离子体反应器来帮助对抗传染病的传播。