Itsesteriloituva kasvomaski – SolarSafe

Blogi - Julkaistu 2.1.2024

COVID-19-pandemia muutti maailmaa ennennäkemättömillä tavoilla. Virusten nopea ja laaja leviäminen synnytti äkillisen tarpeen antimikrobisille ja antiviraalisille materiaaleille lääketieteen alalla. Pandemian keskellä Aalto-yliopiston ja VTT:n tutkijat käynnistivät tutkimuksen tavoitteenaan kehittää puusta bakteereja ja viruksia tappavaa materiaalia.

”Kasvomaskit tulivat heti ensimmäisenä mieleen. Entä jos emme vain estäisi aerosolien kulkeutumista hengityselimiin, vaan onnistuisimme myös sterilisoimaan ne, jolloin maskit olisivat entistä turvallisempia?” akatemiatutkija Eduardo Anaya Plaza Aalto-yliopistosta kertoo hankkeen alkuvaiheista. Suomen Akatemian rahoittamassa FinnCERES Flagship -ohjelmassa syntyi visionäärinen konsepti: itsesteriloituva materiaali sähkökatkoista kärsiville katastrofialueille.

Auringon voimalla toimiva innovaatio

Sodassa ja maanjäristysten tai muiden luonnonkatastrofien jälkeisissä tilanteissa terveydenhuollon ammattilaiset joutuvat toimimaan hyvin haastavissa olosuhteissa esimerkiksi ilman sähköä. SolarSafe -tiimin tavoitteena oli kehittää biohajoava materiaali, joka steriloi itse itsensä auringonvalossa. Uusi hybridimateriaali koostuu selluloosapohjaisesta materiaalista ja valoa imevästä pigmentistä.

Onnistumisen kemia

Tehokkaan itsesteriloituvan materiaalin luominen vaati täydellisen suhteen värin ja selluloosan välille. ”Tämän projektin vaikein vaihe oli sopivan kemiallisen konjugaation löytäminen. Käytimme sekä fysikaalisia että kovalenttisia strategioita materiaalien yhdistämiseksi.”, kertoo Katarina Solin, tutkimusasiantuntija, VTT

Ratkaisu kahvitauolla

Vaikka ensimmäiset kokeet osoittivat materiaalin tehokkuuden mikrobeja vastaan, pigmentin valmistusprosessin skaalaaminen ei olisi onnistunut taloudellisesti järkevällä tavalla. Kahvitauolla syntyi kuitenkin idea yhdistää mekanokemiaa kehitteillä olevaan menetelmään, ja se ratkaisi tuotannon skaalauksen ongelmat. “Jo samana päivänä, seuraavan tunnin aikana, aloitimme ensimmäiset kokeet ja kehitimme uuden lähestymistavan phatalotsyaniinien (sinisten värien) valmistukseen.”, Daniel Langerreiter, tohtoritutkija Aalto-yliopistosta selittää. Mekanokemia mahdollistaa kemialliset reaktiot ilman suuria määriä liuottimia. Lisäksi sen avulla voi alentaa reaktion lämpötilaa, vähentää kustannuksia ja ympäristölle haitallisia vaikutuksia vihreän kemian periaatteiden mukaisesti.

Läpimurto Barcelonassa

Suomessa tuotettua uutta materiaalia testattiin pian professori Santi Nonellin laboratoriossa IQS School of Engineeringissä Barcelonassa, Espanjassa, missä Daniel Langetierre vietti kolme kuukautta FinnCERES GoGlobal -rahoituksen ansiosta. Tulokset olivat merkittäviä ja osoittivat, että normaaleilla parametreilla materiaali pystyi tehokkaasti tappamaan mikrobeja 30 minuutissa. Toisin kuin perinteisten biosidien kohdalla, mikrobiresistenssiä ei syntynyt, mikä on erittäin lupaavaa ratkaisun luotettavuuden ja kestävyyden näkökulmasta.

Lupaava tulevaisuus

Matka ei ole vielä ohi. Tiimi seuraa nyt kahta erillistä polkua materiaalin jatkokehittämisessä. Ensimmäinen vaihe on testata menetelmää käytännön sovelluksissa, kuten pinnoitteena ja selvittää perusteellisesti materiaalin suorituskykyä ja kestävyyttä. Toisaalta tutkijat syventyvät kemialliseen synteesiin, tutkivat värien muokkaamista ja kehittävät jopa kokonaan uusia pigmenttejä – laajentaen käytettyjen menetelmien ja niiden tarjoamien mahdollisuuksien rajoja.

Lue aiheesta tehty tieteellinen julkaisu.