Der Kaltplasma-Luftfilter wurde für Anthrax-Angriffe entwickelt und wird jetzt auf den Kampf gegen COVID vorbereitet

Apr 05, 2024

Forscher von Drexels C. &. Das J. Nyheim Plasma Institute rüstet einen Kaltplasma-Luftfilter nach, den es Anfang der 2000er Jahre entwickelt hat, um Anthrax-Angriffe abzuwehren, in der Hoffnung, dass er in HVAC-Systemen eingesetzt werden kann, um die Ausbreitung von SARS-CoV-2 in der Luft in Innenräumen zu verhindern.

Forscher am C. & J. Nyheim Plasma Institute der Drexel University modifizieren ein Luftsterilisationssystem, das sie entwickelt haben, um die Bedrohung durch Milzbrandanschläge nach dem 11. September zu bekämpfen, in der Hoffnung, dass es nun zur Abwehr von COVID-19 beitragen kann.

„Da die Forschung im Bereich der öffentlichen Gesundheit zeigt, wie das Virus bestehen bleiben und über die Luft in Innenräumen übertragen werden kann, wird es für Ingenieure immer wichtiger, Luftsterilisationstechnologien zu entwickeln, die es neutralisieren oder entfernen können“, sagte erAlexander Fridman, PhD, Direktor des Nyheim Plasma Institute und Professor am Drexel College of Engineering, der eine führende, von der National Science Foundation unterstützte Initiative zur Entwicklung von Technologien ist, die das neuartige Coronavirus neutralisieren können.

Das durch einen NSF-Zuschuss in Höhe von 200.000 US-Dollar unterstützte Projekt ist eines der ersten, das sich mit der Beseitigung des SARS-CoV-2-Virus in der Umwelt befasst. Da eine solche Technologie dringend benötigt wird, um die Gefahr der Übertragung des Virus in öffentlichen Innenräumen wie Hotels, Lebensmittelgeschäften und Krankenhäusern zu verringern, hofft die NSF, die bereits vorhandene Dekontaminationstechnologie für einen schnellen Einsatz in den nächsten sechs bis acht Monaten zu nutzen.

Fridman, der in den letzten zwei Jahrzehnten Pionierarbeit bei der Entwicklung der Kaltplasma-Technologie am Nyheim Plasma Institute geleistet hat, geht davon aus, dass seine Ergebnisse bei Anwendungen zur Lebensmittel- und Wasseraufbereitung – und eine ähnlich beschleunigte Anstrengung inmitten der Anthrax-Angst in den frühen 2000er Jahren – es zu einem Spitzenprodukt machen Kandidat für diese neue Herausforderung.

Die Plasmabehandlungstechnologie nutzt elektrische Impulse, um die Partikel in der Luft anzuregen und so einen molekularen Mahlstrom zu erzeugen, mit dem chemische Verunreinigungen und Bakterien zerstäubt werden können. Fridman ist auf nicht-thermisches oder kaltes Plasma spezialisiert, das im Gegensatz zu seinen bekannteren Verwandten Blitzen keine Wärme erzeugt und daher sicherer zu handhaben und viel einfacher zu kontrollieren ist.

Ein von Fridmans Team im Jahr 2010 entwickelter Kaltplasmafilter erwies sich bei der Entfernung von Milzbrandsporen aus der Luft als über 99 % erfolgreich. Ihr Prototyp wurde vom kanadischen Verkehrsministerium für den Einsatz in Fahrzeugen vergrößert, bevor die Terrorangst nachließ.

Der Filter verwendet ein Drahtgitter, ein sogenanntes dielektrisches Barriere-Gitter-Entladungssystem, um die elektrischen Impulse zu erzeugen, die zur Erzeugung eines Plasmabildschirms erforderlich sind. Das Drücken von Luft durch das Gitter wäre theoretisch in der Lage, Viruspartikel zu deaktivieren. Mit kleinen Anpassungen an der Geometrie ihres vorherigen Designs glaubt Fridman, dass dieses in häuslichen und industriellen HVAC-Einheiten eingesetzt werden könnte.

„Luftsterilisierung, -filtration und -aufbereitung werden immer wichtiger, da wir versuchen, Unternehmen wieder zu eröffnen und Menschen dazu zu bringen, Zeit in öffentlichen Innenräumen zu verbringen“, sagte erDanil Dobrynin, PhD , stellvertretender Direktor des Nyheim Plasma Institute, der an dem Projekt mitforscht. „Unsere Technologie war bei der Neutralisierung von Bakterien und Milzbrandsporen in diesen Umgebungen sehr erfolgreich. Obwohl Viren kleiner als Bakterien sind, unterliegen sie einigen der gleichen strukturellen Schwachstellen – insbesondere Coronaviren. Daher glauben wir, dass unsere Technologie leicht angepasst werden könnte, um SARS-CoV-2 mit ähnlicher Wirksamkeit zu bekämpfen.“

Fridmans Team plant, in den nächsten zwei Monaten einen Prototyp zum Testen bereit zu stellen. Das Projekt ist Teil einer erweiterten Forschungsinitiative des Drexel Center for High Pressure Plasma Energy, Agriculture and Biomedical Technologies in Zusammenarbeit mit der George Washington University und der University of Michigan, um kaltes Plasma für die Lebensmittel-, Oberflächen- und Luftsterilisation zu erforschen.

Neben Fridman und Dobrynin sind Alex Rabinovich, PhD; stellvertretender Direktor des Nyheim Plasma Institute, ist ebenfalls an dieser Forschung beteiligt.

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