Cómo purificar el agua con grafeno
Científicos de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología "MISIS" junto con sus colegas de la Universidad Estatal Derzhavin Tambov y de la Universidad Estatal Saratov Chernyshevsky han descubierto que el grafeno es capaz de purificar el agua, haciéndola potable, sin necesidad de cloración adicional. "Capturando células bacterianas, forma escamas que pueden ser fácilmente extraídas del agua. El grafeno separado por ultrasonido puede ser reutilizado.
1) Óxido de grafeno, añadido en agua 2) Agua después de la purificación con óxido de grafeno 3) Óxido de grafeno 'copos' con bacterias antes de la extracción.
© NUST MISIS
El grafeno y el óxido de grafeno (una versión más estable del material en soluciones coloidales) son nanoestructuras de carbono extremadamente prometedoras para la Biomedicina. Por ejemplo, puede utilizarse para la administración selectiva de fármacos en "escalas" de grafeno y para la obtención de imágenes de tumores. Otra propiedad interesante del grafeno y del óxido de grafeno es la capacidad de destruir las células bacterianas, incluso sin el uso adicional de medicamentos antibióticos.
Científicos de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología "MISIS" junto con sus colegas de la Universidad Estatal Derzhavin Tambov y de la Universidad Estatal Saratov Chernyshevsky han llevado a cabo un experimento, inyectando óxido de grafeno en soluciones (medio nutritivo y solución salina) que contienen E.coli. Bajo los términos del experimento, el agua salina "simulada" y el medio nutritivo simularon el medio del cuerpo humano. Los resultados mostraron que el óxido de grafeno junto con las bacterias vivas y destruidas forman escamas dentro de las soluciones. La masa resultante se puede extraer fácilmente, haciendo que el agua esté casi completamente libre de bacterias. Si la masa extraída se trata con ultrasonido, el grafeno puede separarse y reutilizarse.
"Como soluciones de trabajo, elegimos un medio nutritivo para el cultivo de bacterias (se trata del hábitat natural de las bacterias), así como solución salina ordinaria, que se utiliza para las inyecciones. Como cultivo bacteriano probado, se utilizó E. coli modificado con un agente luminiscente para facilitar la visualización de los experimentos", comenta Aleksandr Gusev, uno de los autores, profesor asociado del Departamento de NUST MISIS de Nanosistemas Funcionales y Materiales de Alta Temperatura.
Se agregó óxido de grafeno a la solución nutriente en diferentes concentraciones - 0,0025 g/l, 0,025 g/l, 0,25 g/l y 2,5 g/l. Resultó que, incluso a una concentración mínima de óxido de grafeno en solución salina (agua), el efecto antibacteriano observado era significativamente mayor que en el medio nutritivo (cuerpo humano). Los científicos creen que esto indica no una naturaleza mecánica, sino bioquímica del mecanismo de acción, es decir, puesto que hay muchos menos nutrientes en la solución salina, las bacterias se movieron más activamente y fueron"capturadas" con mayor frecuencia por las escamas de óxido de grafeno.
Según los datos de la prueba fluorescente, confirmados por microscopía láser confocal y microscopía electrónica de barrido, con una concentración de óxido de grafeno de 2,5 g/l, el número de bacterias disminuyó varias veces en comparación con el grupo de control y se acercó a cero.
Aunque todavía no se sabe exactamente cómo se produce la destrucción de las bacterias, los investigadores creen que el óxido de grafeno provoca la formación de radicales libres que son dañinos para las bacterias.
Según los científicos, si se utiliza un sistema de purificación de este tipo para el agua, será posible evitar una cloración adicional. Hay otras ventajas: la descontaminación con óxido de grafeno tiene un bajo costo, además, esta tecnología es fácil de escalar al formato de grandes plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas.
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