סיקור מקיף

ננו-ממברנות לסינון מי-שתייה מחיידקים

מחקר בננו-חומרים, שנערך באוניברסיטת בופאלו, יוכל להוביל לפיתוח פתרונות חדשים עבור בעיית בריאות הציבור עתיקת יומין: כיצד להרחיק חיידקים ממי-שתייה.

Javid Rzayev
Javid Rzayev

לעין הבלתי מזוינת, הן מולקולות המים והן החיידקים הינם בלתי נראים – עצמים כה זערוריים עד כי הם נמדדים בקנה-מידה של ננומטרים. אולם, ברמה המיקרוסקופית השניים שונים מאוד בכל הקשור לגודלם. רוחבה של מולקולת מים יחידה קטן מננומטר אחד, בעוד שרוחבם של חלק מהחיידקים הקטנים ביותר מגיע למספר מאות ננומטרים.

צוות מחקר מאוניברסיטת בופאלו הצליח לסנתז סוג חדש של ננו-קרומית המורכבת מנקבוביות בעלות רוחב של כחמישים וחמישה ננומטרים – מידה מספיק גדולה כך שמולקולות המים תעבורנה דרכה בקלות, וקטנה מדי מכדי שהחיידקים יצליחו בכך.

גודל הנקבובית הינו הנרחב ביותר אי-פעם שהושג בהיסטוריה המדעית תוך שימוש בבלוק קופולימרים, בהם טמונים מאפיינים מיוחדים המבטיחים שהנקבוביות תהיינה מרוחקות זו מזו במידה שווה, אמר החוקר Javid Rzayev, הכימאי שהוביל את המחקר. ממצאי המחקר פורסמו בכתב-העת המדעי Nano Letters.

"חומרים אלו מציעים הזדמנויות חדשות עבור השימוש בהם בקרומיות סינון," ציין החוקר. "לקרומיות מסחריות יש חסרונות מבחינת צפיפות ואחידות גודלן של הנקבוביות. בקרומיות המורכבות מבלוק קו-פולימרים פיזור הנקבוביות הינו צפוף מאוד וכן, הנקבוביות אחידות בגודלן."

"אומנם קיים מחקר נרחב בתחום זה, אולם מה שהצליח צוות המחקר שלנו להשיג היה להרחיב את תחום הנקבוביות הזמינות לכאלו שהינן בעלות קוטר של חמישים ננומטרים, ואשר לא ניתן היה לקבלן בעבר באמצעות שיטות מבוססות בלוק קו-פולימרים," מציין החוקר. "הגדלת קוטרן של הנקבוביות יאפשר למים לזרום מהר יותר, מאפיין שממנו ייגזרו חיסכון בעלויות ובזמן. בו בזמן, נקבוביות בעלות קוטר של 100-50 ננומטרים עדיין קטנים מספיק על-מנת למנוע את המעבר של החיידקים דרכן."

האיכות המיוחדת של ננו-הקרומית החדשנית מקורה בסוג הפולימרים בהם משתמשים המדענים. בלוק קו-פולימרים מורכבים משני סוגי פולימרים הדוחים אחד את השני, ויחד עם זאת קשורים יחדיו לקו-פולימר אחד.

כאשר מערבבים בלוק קו-פולימרים רבים, הדחייה ההדדית שלהם מובילה אותם להתארגן באופן סדור ומתחלף. תוצאת תהליך זה, המכונה ארגון עצמי, הינה ננו-קרומית מוצקה המורכבת משני סוגים של פולימרים.  על-מנת להוליד נקבוביות בעלות מרווחים שווים, החוקרים פשוט הרחיקו את אחד מסוגי הפולימרים. גודלן הדי נרחב של הנקבוביות הינו כתוצאה מהמבנה הייחודי של בלוק הקו-פולימר המקורי, שהוכן ממולקולות דמויות מברשת בקבוקים.

הידיעה על המחקר

3 תגובות

  1. השלום והברכה.

    ראשית – האם יש התייחסות לדברי עמי בכר?
    כמו כן – אלו סוגי מים מתוכנים להיות מסוננים בעזרת מערכת זו?

    בברכה,
    שאול.

  2. צריך להתיחס לקרום הננו כחלק אחד ממערכת סינון המותאמת לצרכים. הגדרת הצרכים מתחילה באיפיון חומר המקור והתוצאה הנדרשת. הבעיה של "נטרול הביו" היא הבעיה הגדולה במקורות מיים באזורים נידחים. צריך לזכור שגודל חיידקים (הקטנים) הוא כ25 ננו וגודל וירוס הוא כ 15 ננו. מכאן נובע שצריך עוד 2 לפחות דרגה אחת שה"פורי הננו" שלה יהיו קטנים מ10 ננו.ויש מוצרים כאלו.

    וכמו שעמי ציין בהחלט יפה.

  3. זה בהחלט יפה מאוד ואני בטוח שעוד יעשו בזה שימושים רבים, אבל ראוי לציין כי בטבע בכל ס"מ מעוקב של מים יכולים להיות מאות מליוני חיידקים ובגדלים שונים. יכולים גם להיות דברים אחרים בגדלים גדולים שלא יעברו דרך הממברנה. מצד אחד, כמו שנאמר במקור – זה טוב, כי כך אנו מרחיקים את המטרד הזה ממי השתיה שלנו. מצד שני, מה ימנע מהממברנות הללו להסתם כמעט מיד עם מגעם במים? אני מכיר את הבעיה מסינון מי ים בפילטרים מסוג GFP בעלי חורים גדולים מאוד של כמה מאות מיקרונים. דרך פילטר כזה של 5 ס"מ רבוע אפשר להעביר בערך ליטר מים עד שהוא נסתם – תלוי בצפיפות הפלנקטון. מעניין כיצד הם מתכוונים להתמודד עם סתימות מהירות של הממברנה.

    בברכת חברים,
    עמי בכר

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן