Dans une récente étude publiée Rapports de cellule Sciences physiquesdes scientifiques ont décrit un textile bloquant les virus qui empêche la transmission du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) via la force répulsive de Coulomb et la récupération d’énergie triboélectrique du corps humain.
Étude : Textile bloquant les virus pour le SRAS-CoV-2 utilisant la récupération d’énergie triboélectrique du corps humain. Crédit d’image : Harry Wedzinga/Shutterstock
Sommaire
Contexte
Avec la progression de la pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), plusieurs vaccins puissants ont été fabriqués et déployés pour protéger la population mondiale contre le SRAS-CoV-2 mortel. Plusieurs mesures de contrôle non pharmaceutiques, telles que les masques faciaux et les équipements de protection individuelle (EPI), ont également été utilisées pour empêcher les gouttelettes/aérosols respiratoires de pénétrer dans le corps.
Une grande variété d’unités de filtration respiratoire, y compris des filtres électrostatiques, des masques chirurgicaux et des textiles en coton, ont été largement utilisées pendant la pandémie. Cependant, ces filtres présentent certains inconvénients.
Par exemple, l’efficacité des filtres électrostatiques diminue rapidement en raison de la perte de charges statiques en quelques heures. De même, les masques chirurgicaux et les masques en coton n’offrent pas une protection suffisante lorsque le débit respiratoire est élevé ou que le diamètre des particules respiratoires est faible. Ainsi, le développement de mesures de contrôle non pharmaceutiques efficaces est hautement nécessaire pour fournir une protection immédiate contre la transmission virale.
Dans l’étude actuelle, les scientifiques ont développé un textile bloquant les virus qui repousse les particules respiratoires contenant le SRAS-CoV-2 en appliquant une force répulsive de Coulomb (champ électrique). De plus, ils ont évalué les charges électriques du SRAS-CoV-2 et des particules respiratoires. La prévention des particules respiratoires par répulsion présente certains avantages. Cette stratégie d’atténuation empêche le virus d’atteindre le filtre et réduit ainsi le risque d’infection par contact par contamination.
Textile anti-virus
Les scientifiques ont mesuré les charges électriques du virus à l’aide d’une tasse de Faraday et d’un électromètre. Les résultats ont révélé que les aérosols contenant le SRAS-CoV-2 sont chargés négativement, ce qui pourrait être dû aux charges négatives de la protéine de pointe virale et des phospholipides sur l’enveloppe virale.
Ils ont conçu le textile bloquant les virus comme un condensateur textile, comprenant deux textiles de soie conducteurs enduits d’un mélange de polymères et un filtre isolant.
Pour bloquer en continu les particules respiratoires contenant des virus, ils ont chargé le textile bloquant les virus en utilisant la récupération d’énergie triboélectrique du corps humain. Le corps humain génère des charges triboélectriques lors de mouvements complets (tapotement de la main, marche et battement de vêtements) lorsque la peau établit des contacts et des séparations répétés avec des matériaux à proximité.
La charge d’un textile bloquant les virus à l’aide de la récupération d’énergie triboélectrique du corps humain a conduit à la génération de charges électriques négatives sur la face avant du textile en soie. Cela a rendu le textile capable de repousser les aérosols viraux chargés négativement grâce à la force répulsive de Coulomb. C’est le principe de fonctionnement de base du textile bloquant les virus.
En menant un panel d’expériences, les scientifiques ont observé que le corps humain peut générer un courant de sortie élevé atteignant le pic le plus élevé de 212,9 μA. Compte tenu de cette découverte, les scientifiques ont considéré que la récolte de l’énergie triboélectrique du corps humain peut être une nouvelle approche pour fournir en continu de l’énergie électrique au textile bloquant les virus.
Efficacité du textile bloquant les virus
Les scientifiques ont placé le textile bloquant les virus à l’intérieur d’une chambre en acrylique et ont introduit un aérosol SARS-CoV-2 (3 μm de diamètre) dans la chambre pour imiter le contact respiratoire. Ils ont chargé le textile à l’aide d’un courant de sortie triboélectrique redressé par contact et séparation entre différents matériaux. Cela imite la sortie triboélectrique générée par le corps humain.
Ils ont ensuite mesuré la quantité d’ARN viral dans la chambre avant, le textile bloquant les virus et la chambre arrière. Les résultats ont révélé que le textile bloquant les virus peut empêcher la transmission du SRAS-CoV-2 de 99,9 %. De plus, un ARN viral réduit de 13 fois a été détecté dans le textile. En revanche, un niveau d’ARN viral significativement accru a été détecté dans la chambre avant. Cela indique que le textile est capable de repousser efficacement les aérosols viraux.
Importance de l’étude
L’étude décrit le développement et la validation d’un textile bloquant les virus chargé négativement qui repousse efficacement les aérosols contenant le SRAS-CoV-2 chargés négativement. La charge négative du textile a été effectuée à l’aide d’une sortie triboélectrique générée par le corps humain.
Le textile est capable de bloquer la transmission du SRAS-CoV-2 à 99,9 %. De plus, le textile a une respirabilité, une lavabilité et une durabilité élevées. Compte tenu des résultats de l’étude, les scientifiques pensent que le textile peut être utilisé efficacement comme masque facial ou filtre pour prévenir l’infection par le SRAS-CoV-2.
