«Вопрос очистки воды от вирусов стал чрезвычайно важной проблемой общественной безопасности. Повышенная концентрация аденовирусов в городских сточных водах, к примеру, уже фиксируется в США, и эти вирусы часто загрязняют резервуары питьевой воды, такие как Великие озера или другие крупные водоемы мира», — цитирует РИА Новости слова Моше Герцберга из университета Бен-Гуриона в Беэр-Шеве.
В последние годы ученые всерьез обеспокоились тем, как сточные воды городов и промышленных предприятий могут влиять на экологию и жизнь различных речных и морских животных. К примеру, недавно биологи обнаружили, что загрязнение воды пластиками на базе бисфенолов ведет к необратимым изменениям в работе мозга рыб, а попадание ряда лекарств и наркотиков в их тело приводит к «смене пола» и потере способности к размножению.
Герцберг и его коллеги задумались о том, как можно избавиться от другого «продукта» человеческой жизнедеятельности – болезнетворных бактерий и вирусов, которые размножаются в организме и клетках больных жителей городов и попадают вместе с их выделениями в сточные воды.
Бактерии обладают достаточно большими размерами, благодаря чему их удалить из воды достаточно несложно, используя сверхтонкие фильтры. Кроме того, если эта методика очистки не работает, можно просто обработать воду антибиотиками и убить оставшихся микробов. С другой стороны, вирусы, как показали еще опыты Адольфа Майера, открывшего вирусы в 1886 году, легко проникают через фильтры, которые являются непреодолимыми для микробов.
Герцберг и его коллеги придумали, как можно этого избежать, создав особый фильтр из гидрогеля – твердого желеобразного материала, почти на 99% состоящего из воды, покрытого особой «шубой» из органических соединений, обладающих высокой полярностью.
Гидрогели уже достаточно широко применяются для очистки воды от бактерий и различных наночастиц. Как рассказывают израильские исследователи, их коллеги достаточно давно заметили, что загрязненные мембраны из гидрогелей плохо пропускают не только воду, но и вирусы, однако никто не пробовал применять их в борьбе с вирусами.
Команда Герцберга заинтересовалась, почему это так происходит, и изучила структуру поверхности таких «грязных» мембран. Оказалось, что вирусам мешало не то, что поры в фильтре становились более узкими или просто забивались при их загрязнении, а то, что они покрывались различными соединениями, обладавшими или ярко выраженным положительным, или отрицательным зарядом. Говоря проще, вирусы не могут проникнуть через грязный фильтр потому, что их отталкивают подобные молекулы.
Израильские ученые попытались воспроизвести это свойство, покрыв поверхность фильтра так называемыми цвиттер-ионами – органическими молекулами, некоторые части которых заряжены крайне положительно и крайне отрицательно.
Эта затея увенчалась полным успехом – пропускная способность мембраны снизилась всего на 18%, но при этом вирусы через нее фактически перестали проходить. Это было характерно как для очень небольших вирусов-бактериофагов, чьи размеры не превышают 30 нанометров, так и для вирусов человека, чья длина составляет около 170 нанометров.
По подсчетам ученых, число вирусов в растворе упало в примерно миллион раз, что позволяет говорить о почти 100% очистке воды от патогенов. Подобные фильтры, как считают ученые, помогут сдержать распространение различных желудочных и кишечных инфекций, вызываемых норовирусами и аденовирусами, попадающими в организм вместе с водой из под крана.
Кроме того, портативные фильтры такого типа можно использовать для очистки воды от всех патогенов в развивающихся странах, где нет водоочистных сооружений и централизованных систем водоснабжения.
Национальные водные ресурсы