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Um novo material que embala calor mortal para vírus na sua superfície exterior, mantendo-se fresco no verso, poderia transformar a forma como fabricamos e utilizamos equipamentos de proteção individual (EPI), reduzindo a poluição e a pegada de carbono associadas aos materiais e práticas atuais.
O material compósito à base de têxteis desenvolvido pelos engenheiros da Rice University utiliza aquecimento Joule para descontaminar a sua superfície de coronavírus como o SARS-CoV-2 em menos de 5 segundos, matando eficazmente pelo menos 99,9% dos vírus. Itens vestíveis feitos com esse material podem lidar com centenas de usos, com potencial para um único par de luvas evitar quase 20 libras de desperdício que resultariam do descarte de luvas de nitrila descartáveis.
“O aumento na magnitude do desperdício de EPI e os problemas causados pela escassez da cadeia de abastecimento durante a pandemia nos fizeram perceber a necessidade de EPI reutilizáveis”, disse Marquise Bell, estudante de graduação em engenharia mecânica da Rice e autora principal de um estudo sobre o material publicado. em Materiais e interfaces aplicados ACS. “Este trabalho abre caminho para uma mudança sistêmica em relação aos EPI descartáveis de uso único.
“O melhor é que você nem precisa tirar as luvas ou outras vestimentas de proteção para limpá-las. Este material permite a descontaminação em segundos, para que você possa voltar ao trabalho que tem em mãos.”
Usando corrente elétrica, o material aquece rapidamente sua superfície externa a temperaturas acima de 100 graus Celsius (212 Fahrenheit), enquanto permanece próximo da temperatura normal do corpo no verso, perto da pele do usuário, onde atinge um máximo de cerca de 36 C (97 F). ).
“O dispositivo precisa ficar quente o suficiente para matar vírus com eficácia, mas não tão quente a ponto de causar queimaduras ou desconforto ao usuário”, disse Bell. “Incluímos mecanismos de segurança para garantir que isso não aconteça”.
Comparado a outros métodos de descontaminação, o calor seco tende a ser confiável e menos propenso a danificar equipamentos de proteção. No entanto, fabricar wearables que aqueçam rapidamente a temperaturas adequadas exigiu muito trabalho.
“Nosso laboratório analisou bastante a inativação térmica de vírus”, disse Daniel Preston, professor assistente de engenharia mecânica e autor do estudo. “Começamos durante a pandemia com o apoio de uma bolsa da National Science Foundation, tentando compreender o mecanismo pelo qual estes vírus são inactivados e como é acelerado a temperaturas mais elevadas”.
A pesquisa anterior ajudou a levar ao design do material. Yizhi Jane Tao, professora de biociências cujo laboratório de virologia conduziu experimentos para confirmar os poderes de autodescontaminação do material, disse estar impressionada com a proximidade dos dados experimentais com as previsões.
“Estamos muito felizes por podermos contribuir com nossa experiência para este novo material”, acrescentou Tao.
Kai Ye, um estudante de pós-graduação do laboratório Tao que ajudou na pesquisa, disse que as luvas resistiram bem ao “teste de infecciosidade” e prometem proteger contra outros vírus semelhantes.
Considerando a diferença de temperatura entre as superfícies externa e interna, o material é surpreendentemente flexível e leve – um feito que alimenta diretamente o foco de pesquisa da Bell em materiais têxteis inteligentes.
“Eu estudo a mecânica, a termodinâmica e os processos de transferência de calor de produtos leves que podem ser colocados em camadas para uso em dispositivos assistivos vestíveis”, disse Bell, que é financiado por uma bolsa de oportunidades de pesquisa de pós-graduação em tecnologia espacial da NASA. “Os trajes espaciais, por exemplo, são compostos de muitas camadas: as camadas mais internas são onde ocorre grande parte da funcionalidade, perto do corpo humano. Depois, você tem muitas camadas de isolamento térmico entre elas, complementadas com camadas mais firmes e protetoras. camadas do lado de fora do traje.
“Vejo como podemos usar materiais têxteis inteligentes e integrá-los em trajes espaciais para diminuir seu peso e, ao mesmo tempo, adicionar multifuncionalidade.”
Bell participou deste ano do NextProf Nexus, um workshop competitivo que faz parte de um “esforço nacional para fortalecer e diversificar a próxima geração de líderes acadêmicos em engenharia”, de acordo com o programa.
Coorganizado pela Universidade de Michigan, Universidade da Califórnia, Berkeley e Instituto de Tecnologia da Geórgia, o NextProf Nexus ajuda a preparar estudantes de engenharia de grupos sub-representados para navegar no mercado de trabalho acadêmico, desde a pesquisa de vagas abertas e oportunidades de financiamento até a elaboração de materiais de aplicação eficazes.
Este ano, o NextProf foi organizado pela Georgia Tech e deu as boas-vindas ao seu maior grupo de cerca de 70 participantes entre mais de 300 candidatos.
“Está se tornando mais real que agora estou na última parte do meu doutorado”, disse Bell. “O workshop foi uma experiência mais abrangente e aprofundada do que eu esperava inicialmente e estou muito feliz por ter tido a oportunidade de participar.”
A pesquisa foi apoiada pela National Science Foundation (2030023), pela Welch Foundation (C-1565), pela NASA (80NSSC21K1276), pelo National GEM Consortium, pela Rice Academy of Fellows e pela Shared Equipment Authority.
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