Nella lotta in corso contro il COVID-19, esperti di microbiologia e rame raccomandano un uso esteso del metallo per ridurre la diffusione del virus. Quindi il rame potrebbe essere incorporato nella costruzione di maschere, l'oggetto personale anti-virus universalmente accettato?

È quello che stanno facendo Jing Zhang della School of Engineering and Technology presso IUPUI e un team di ricercatori, utilizzando un rivestimento in rame su filtri di plastica stampati in 3D per creare maschere e respiratori più efficienti.

"Uno studio nel 2015, finanziato dal Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti, ha detto che una lega di rame può uccidere il 58% delle infezioni, "disse Zhang, professore associato presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica ed Energetica. "Possiamo usare la placcatura in rame per coprire alcune superfici toccate di frequente come le maniglie delle porte e i pulsanti degli ascensori; questo mi ha ispirato a vedere come potremmo combinare quello che sembra quasi un metallo magico in un design di maschera".

La sfida consisteva nel trovare una struttura che bloccasse le minuscole particelle di aerosol e allo stesso tempo fornisse un'adeguata ventilazione per la respirazione, e la natura aveva una risposta:le branchie dei pesci. Le branchie consentono ai pesci di attingere ossigeno dall'acqua, e quel design è incorporato nella maschera prototipo.

"Sappiamo come funziona la natura, quindi abbiamo dovuto capire come potevamo trasformarlo in una struttura artificiale, "disse Zhang, i cui interessi di ricerca nella stampa 3D sono entrati in gioco.

Nel prototipo, un anello con "pinne" a forma di V, "una struttura analoga al filamento branchiale, è stato progettato per aumentare la superficie dove l'aria passa attraverso più canali. Due approcci alla creazione che utilizzano una stampante 3D in metallo laser verde per riprodurre direttamente la complessa struttura in rame o, in modo ancora più economico per creare il design, Stampa 3D di una struttura in plastica seguita da galvanica, in cui il componente plastico stampato in 3D viene fuso in una soluzione liquida piena di ioni di rame e gli ioni vengono migrati e ricoprono la superficie sotto il campo elettrico.

Collaboratore Jingzhi Pu, del Dipartimento di Chimica e Biologia Chimica della Scuola di Scienze dell'IUPUI, sta continuando a esaminare come gli ioni di rame disattivano la funzione del virus utilizzando simulazioni di dinamica molecolare. Il collega collaboratore Ryan Ford Relich, direttore di microbiologia clinica e sierologia presso Eskenazi Health, sta aiutando nei test di laboratorio che, si spera, porteranno a un prototipo funzionante entro ottobre. Studenti laureati nel gruppo di Zhang, Xuehui Yang e Tejesh Dube, stanno anche assistendo al progetto.

"Penso che questo possa essere utilizzato quotidianamente e allo stesso tempo applicato ad altri sistemi, come filtri di sfiato dell'aria in edifici e aeroplani, che richiedono un uso a lungo termine, " ha detto Zhang. "Il rame è riutilizzabile e facile da pulire, molto conveniente, e rispettoso dell'ambiente».