水を浄化して自分自身を構築する自然にインスパイアされた再利用可能なシステム

June 16, 2023

自然界では、異なる液体の境界での分子の相互作用は、新しい構造を生じさせることができます。これらの自己組織化分子は、細胞形成を可能にし、地球上のすべての生命の発達に役立ちます。

また、特定の機能を実行するように設計することもできます。現在、ペンシルベニア州立研究者のチームは、持続性の汚染物質を水から除去できる材料を開発するこの機会を活用しています。研究者は最近、高度な機能材料で調査結果を発表しました。
Ro Water Filter

生物医学工学の助教授で対応する著者であるスコット・メディナは述べた。

彼らの実験のために、研究者は、自然に一般的に見られない元素であるフッロリンをアミノ酸に組み込み、それをフッ素化油と混合して分子組織を導くことを選択しました。チームはフッ素化オイルを水に加え、そこでアミノ酸コーティングに囲まれたフッ素液滴で構成されるビーズを形成しました。研究者がバイアルを反転させてビーズを空気にさらすと、ビーズのコンポーネントが再配置され、フィルムが形成されました。 2層の顕微鏡アミノ酸結晶構造に囲まれたフッ素化オイルの薄い層で構成されているこのフィルムは、攪拌するとビーズに再配置し、他のフッ素化分子を摂取することができます。

「フッ化物は他の人とうまく機能しないので、それらをまとめると非常に強い相互作用があります」とメディナは言いました。「水中のフッ素化汚染物質は、水から自分自身を分離し、他のフッ素が豊富な物質を見つけたいと考えています。」

この現象と、フィルム状態とビーズの形を切り替える化合物の能力は、汚染物質の捕獲の可能性に対する研究者の関心を引き起こしました。一人およびポリフルオロアルキル物質（PFA）は、水またはグリース補唱剤製品の製造に通常使用されるフッ素を含む人工化学物質です。それらの分子構造により、環境や人体を透かして蓄積することができます。

「自然は、フッ素を含む分子を効率的に分解する方法を進化させていないため、これらの化合物は長い間固執しています」とメディナは言いました。「彼らは廃水と土壌に入り、飲料水と食物に入ります。私たちはそれらを消費します。

PFAの捕獲の新しい化合物の可能性をテストするために、研究者は、フッ素化アミノ酸膜でコーティングされたプラスチック容器に汚染水を追加しました。この映画は2時間以内にPFAS物質を撮影し、最大24時間保持することができました。この段階から、PFAを含むフィルムは、現在精製された水から簡単に収集できるまとまりのあるビーズにそれ自体を改革するために動揺している可能性があります。

研究者は、これらの汚染物質抽出能力をさらに調査することを計画しており、浄水だけでなく、空気から化合物を採取する可能性も調査することを計画しています。その用途に関するさらなる研究により、フッ素化化合物は、さまざまな設定で使用するための多目的汚染物質除去ツールになる可能性があります。

「PFAの毒物学とそれらをどのように調節するかを調査するために多くの努力が払われています」とメディナは言いました。「この材料は、飲料水からPFAを除去するために実装できます。他の地域でも多くの有用性があると思います。」

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