Nano-pappersfilter tar bort viruspartiklar

31 mars 2014

Filtrets fibrer är vita och viruset syns som gröna bollar.

Forskare vid avdelningen för nanoteknologi och funktionella material, Uppsala universitet, har i samarbete med kollegor vid SLU/SVA utvecklat ett filter av 100 procent cellulosananofibrer som klarar av att filtrera bort viruspartiklar. Efter många års forskning har de med hjälp av nanoteknologi lyckats skräddarsy porerna i cellulosafibrerna till lagom storlek för virusfiltrering.

Viruspartiklar är mycket speciella – pyttesmå (ungefär en tusendel så tunna som ett hårstrå) – men ändå kraftfulla. Virus kan bara föröka sig i levande celler men när celler väl blivit infekterade är det mycket stor risk att viruset orsakar sjukdomar. Virus kan framkalla sjukdom på egen hand eller till och med förvandla friska celler till maligna tumörer.

-   Virusnersmittning av bioteknologiska produkter är en stor utmaning för produktionen av terapeutiska proteiner och vaccin. På grund av att partiklarna är så små är det inget lätt jobb att avlägsna virus och därför finns ett stort behov att billiga och robusta filter som tar bort virus, säger Albert Mihranyan, universitetslektor vid avdelningen för nanoteknologi och funktionella material vid Uppsala universitet, som lett studien.

Cellulosa är ett av de vanligaste materialen för produktion av olika typer av filter eftersom det är billigt, bionedbrytbart, kemiskt inert och icke-toxiskt. Cellulosa är också mekaniskt starkt, hydrofiliskt och stabilt vid olika pH-värden samt klarar sterilisering. Vanliga pappersfilter som används inom kemin har för stora porer för att avlägsna virus.

Studenten Linus Wågberg, professor Maria Strømme och docent Albert Mihranyan vid avdelningen för nanoteknologi och funktionella material vid Uppsala universitet i samarbete med virologer Dr. Giorgi Metreveli, Eva Emmoth och professor Sándor Belák vid SLU/SVA har nu tagit fram ett pappersfilter som klarar av att ta bort viruspartiklar lika effektivt som de bästa industriella filtren. Pappersfiltret, som framställs på samma sätt som traditionell papper, består av 100 procent rena nano-cellulosafibrer hämtade direkt från naturen.

Upptäckten är resultatet av tio års forskning om egenskaperna hos nanocellulosamaterial med mycket stor specifik ytarea. Till slut lyckades forskarna skräddarsy porstorleken i deras papper precis lagom för att avlägsna influensavirus.

Tidigare beskrivna pappersfilter för virusborttagning var mycket beroende av elektrostatiska interaktioner, som är känsliga för pH- och saltkoncentrationer. Andra filter, gjorda av syntetiska polymerer är avancerade att producera och själva produktionen involverar farliga lösningsmedel.

Det var den svenska kemisten och Uppsalaalumnen J.J Berzelius (1779-1848) som först använde rent papper för att filtrera bort utfällningar. På ett sätt är Uppsalaforskarnas nyutvecklade nanopappersfilter en modern motsvarighet till det mycket populära “Swedish Filter Paper” som utvecklades av Berzelius för nästan två århundraden sedan.

Artikeln publiceras i Advanced Healthcare Materials journal den 31 mars, 2014.

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.201300641/abstract


Läs om Albert Mihranyans tidigare forskning om hur cellulosan från alger fungerar utmärkt som bas i miljövänliga batterier.