Un super accélérateur de désinfection photocatalytique protège notre santé respiratoire

Alors que la sensibilisation à la santé publique mondiale continue de croître, les risques pour la santé posés par la transmission des bioaérosols sont devenus un sujet brûlant dans la communauté de recherche scientifique. La technologie traditionnelle de désinfection par bioaérosol est confrontée à de nombreux défis, notamment une faible efficacité, un effet désinfectant limité sur des micro-organismes spécifiques, une sensibilité aux conditions environnementales et des risques pour la sécurité. Dans un contexte d’exigences croissantes du public en matière de santé, d’hygiène et de protection de l’environnement, le développement de technologies de désinfection efficaces et respectueuses de l’environnement est devenu une priorité absolue.

La technologie photocatalytique, en tant que technologie de traitement d'oxydation de pointe, a connu un développement rapide dans de nombreux domaines ces dernières années. Cependant, dans le domaine de la désinfection par bioaérosols, cette technologie peut encore être améliorée. Dans ce contexte, une recherche menée en collaboration entre le professeur Wang Can de l'École de l'environnement de l'Université de Tianjin et le professeur Shen Zhurui de l'École de l'environnement de l'Université de Nankai a obtenu des résultats importants, apportant de nouvelles opportunités pour une technologie de désinfection par bioaérosol efficace et respectueuse de l'environnement . - L'étude a préparé du Ti3C2Tx monocouche en gravant et en décollant du Ti3AlC2, et a synthétisé du TiO2/Ti3C2Tx monocouche (T/mT) par une méthode solvothermale en une étape. Les groupes fonctionnels riches à la surface du Ti3C2Tx améliorent l'hydrophilie et l'énergie libre de surface du matériau. L'hétérojonction Schottky formée par celui-ci et le semi-conducteur traditionnel TiO2 génère un champ électrique intégré, prolonge la durée de vie des électrons photogénérés et améliore considérablement l'activité des réactions photocatalytiques.

L'effet désinfectant du T/mT est nettement meilleur que celui du TiO₂. Parallèlement, la monocouche Ti3C2Tx favorise l’intégration des photocatalyseurs aux structures biologiques. Le T/mT se lie étroitement aux cellules d'E. coli, modifie la distribution de la taille des particules et présente une forte affinité pour les protéines qui sont les principaux composants de la membrane cellulaire. Les calculs d'amarrage moléculaire ont montré que la protéine de membrane externe 2MHL des cellules d'Escherichia coli était plus susceptible de se lier à T/mT. Le processus de liaison impliquait de multiples interactions, qui favorisaient l'adsorption du matériau sur la membrane cellulaire et facilitaient les espèces réactives de l'oxygène (ROS) générées par photocatalyse pour détruire la structure biologique.

Le biphasé TiO2/Ti3C2Tx monocouche produit une couche de charge spatiale sous l'action du champ électrique, ce qui favorise la séparation et le transfert efficaces des électrons et des trous photogénérés. Les ·O2⁻ et ·OH générés favorisent le processus de désinfection. De plus, la photocatalyse a endommagé la structure biologique d'Escherichia coli, comme la destruction de liaisons chimiques structurelles clés telles que les protéines, les phospholipides et les polysaccharides, la minéralisation progressive de la structure microbienne et le changement de l'énergie de liaison des liaisons chimiques apparentées, ce qui a prouvé l'effet destructeur étendu des ROS sur la structure cellulaire.

Ce résultat de recherche indique non seulement la direction à suivre pour la conception de la structure moléculaire de la technologie de désinfection photocatalytique de l’air, mais jette également les bases d’une exploration approfondie des réactions d’interface de désinfection photocatalytique. Il met en évidence l’énorme potentiel de la technologie d’oxydation avancée dans le domaine du traitement microbien des bioaérosols et revêt une importance considérable pour la promotion de l’avancement de la technologie de désinfection de l’air.

À propos de l'auteur :

Le professeur Wang Can, homme, est professeur et directeur de doctorat à l'Université de Tianjin et directeur du Département de génie environnemental de l'Université de Tianjin. Il s’engage depuis longtemps dans la recherche sur l’utilisation et le contrôle des micro-organismes environnementaux.

Présentation de l'équipe de recherche :

L'équipe d'utilisation et de contrôle des gaz moyens de l'Université de Tianjin, avec les micro-organismes environnementaux comme noyau, développe une technologie de purification biologique efficace pour les polluants environnementaux et une technologie de contrôle biologique pour les micro-organismes nocifs. Les axes de recherche des membres de l'équipe comprennent : la technologie de purification biologique des gaz résiduaires organiques, la détection et le contrôle des bioaérosols, la technologie de désinfection de l'eau et de l'air, les bases des réactions catalytiques et leur application dans la lutte biologique, et la technologie de recyclage des eaux usées (membrane/électrochimie), impliquant principalement la recherche fondamentale et appliquée dans l'environnement, la biologie, la chimie, le génie chimique, les matériaux, la médecine et d'autres aspects.

Pour plus de détails sur l'étude, veuillez consulter l'article original :
Accélération de la désinfection photocatalytique des bioaérosols à l'interface catalyseur-cellule via l'introduction de monocouche Ti3C2Tx. Bulletin scientifique. est ce que je: 10.1016/j.scib.2025.01.023