I virus possono diffondersi non solo tramite goccioline o aerosol come il nuovo coronavirus, ma nell'acqua, pure. Infatti, alcuni agenti patogeni potenzialmente pericolosi delle malattie gastrointestinali sono virus trasmessi dall'acqua.

Ad oggi, tali virus sono stati rimossi dall'acqua mediante nanofiltrazione o osmosi inversa, ma a costi elevati e con gravi ripercussioni sull'ambiente. Per esempio, i nanofiltri per virus sono realizzati con materie prime a base di petrolio, mentre l'osmosi inversa richiede una quantità di energia relativamente grande.

Membrana ecologica sviluppata

Ora un team internazionale di ricercatori guidato da Raffaele Mezzenga, Professore di Food &Soft Materials all'ETH di Zurigo, ha sviluppato una nuova membrana filtrante per l'acqua altamente efficace e rispettosa dell'ambiente. Per fabbricarlo, i ricercatori hanno utilizzato materie prime naturali.

La membrana del filtro funziona secondo lo stesso principio sviluppato da Mezzenga e dai suoi colleghi per rimuovere dall'acqua i metalli pesanti o preziosi. Creano la membrana usando proteine ​​del siero di latte denaturate che si assemblano in minuscoli filamenti chiamati fibrille amiloidi. In questo caso, i ricercatori hanno combinato questa impalcatura di fibrille con nanoparticelle di idrossido di ferro (Fe-O-HO).

La produzione della membrana è relativamente semplice. Per produrre le fibrille, le proteine ​​del siero di latte derivate dalla lavorazione del latte vengono aggiunte all'acido e riscaldate a 90 gradi Celsius. Questo fa sì che le proteine ​​si estendano e si leghino l'una all'altra, formazione di fibrille. Le nanoparticelle possono essere prodotte nello stesso recipiente di reazione delle fibrille:i ricercatori alzano il pH e aggiungono sale di ferro, provocando la disintegrazione della miscela in nanoparticelle di idrossido di ferro, che si attaccano alle fibrille amiloidi. Per questa applicazione, Mezzenga ei suoi colleghi hanno usato la cellulosa per sostenere la membrana.

Questa combinazione di fibrille amiloidi e nanoparticelle di idrossido di ferro rende la membrana una trappola altamente efficace ed efficiente per vari virus presenti nell'acqua. L'ossido di ferro caricato positivamente attrae elettrostaticamente i virus caricati negativamente e li inattiva. Le fibrille amiloidi da sole non sarebbero in grado di farlo perché, come le particelle virali, sono anche caricati negativamente a pH neutro. Però, le fibrille sono la matrice ideale per le nanoparticelle di ossido di ferro.

Vari virus eliminati in modo altamente efficiente

La membrana elimina un'ampia gamma di virus trasmessi dall'acqua, compresi gli adenovirus senza involucro, retrovirus ed enterovirus. Questo terzo gruppo può causare pericolose infezioni gastrointestinali, che uccidono circa mezzo milione di persone, spesso bambini piccoli nei paesi in via di sviluppo ed emergenti, ogni anno. Gli enterovirus sono estremamente tenaci e resistenti agli acidi e rimangono nell'acqua per molto tempo, quindi la membrana del filtro dovrebbe essere particolarmente attraente per i paesi più poveri come un modo per aiutare a prevenire tali infezioni.

Inoltre, la membrana elimina anche i virus influenzali H1N1 e persino il nuovo virus SARS-CoV-2 dall'acqua con grande efficienza. Nei campioni filtrati, la concentrazione dei due virus era al di sotto del limite di rilevazione, che equivale alla quasi completa eliminazione di questi agenti patogeni.

"Siamo consapevoli che il nuovo coronavirus si trasmette prevalentemente tramite goccioline e aerosol, ma infatti, anche su questa scala, il virus richiede di essere circondato dall'acqua. Il fatto che possiamo rimuoverlo in modo molto efficiente dall'acqua sottolinea in modo impressionante l'ampia applicabilità della nostra membrana, "dice Mezzenga.

Mentre la membrana è progettata principalmente per l'uso in impianti di trattamento delle acque reflue o per il trattamento dell'acqua potabile, potrebbe essere utilizzato anche nei sistemi di filtrazione dell'aria o anche nelle maschere. Poiché è costituito esclusivamente da materiali ecologici, potrebbe essere semplicemente compostato dopo l'uso e la sua produzione richiede un'energia minima. Queste caratteristiche gli conferiscono un'eccellente impronta ambientale, come sottolineano anche i ricercatori nel loro studio. Poiché la filtrazione è passiva, non richiede energia aggiuntiva, che rende il suo funzionamento carbon neutral e di possibile utilizzo in qualsiasi contesto sociale, dalle comunità urbane a quelle rurali.