Соевый белок превратили в универсальный воздушный фильтр

Известно, что загрязнение воздуха является фактором риска не только изменений климата, но и преждевременной смерти. В частности, по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в 2012 году было зафиксировано более 700 миллионов смертей, связанных с заболеваниями, которые возникли вследствие загрязнения воздуха. Причем к последним, помимо респираторных, также относятся заболевания сердечно-сосудистой системы, например атеросклероз.

Одним из инструментов борьбы с загрязнением воздуха выступают бытовые воздухоочистители, работа которых основана на специальных фильтрах. Часто они изготавливаются из волокон синтетических пластмасс, способных захватывать некоторые (микронные) твердые частицы. При этом существует класс наноразмерных частиц, которые опасны для здоровья и не захватываются фильтрами, в том числе диоскид серы, оксиды углерода и ЛОВ.

Чтобы восполнить пробел, ученые из Пекинского научно-технического университета и Государственного университета Вашингтона создали фильтрующий материал на основе очищенного соевого белка и бактериальной целлюлозы — органического соединения, которое синтезируют бактерии (в работе — Gluconacetobacter xylinus). Класс последних был открыт в 1931 году, однако распространение получил недавно: он используется, например, в самовосстанавливающихся материалах.

Соя (Glycine max) представляет собой растение, основным компонентом семян которого являются белки (30–50 процентов от объема). При этом соя содержит большое количество (18 типов) аминогрупп, каждая из которых способна захватывать частицы разного размера. Для изготовления нового материала исследователи использовали акриловую кислоту: она позволила сделать соевый белок (изолят) и, как следствие, аминогруппы — очень жесткими.

Испытания фильтра показали, что он может захватывать частицы размером от 100 нанометров до 10 микрометров, тогда как диапазон частиц загрязняющих веществ варьируется от 100 нанометров до 100 микрометров, а наиболее опасными из них считаются частицы размером 2,5 (PM_2.5) и 10 (PM₁₀) микрометров соответственно. Кроме того, авторы показали фильтры на основе желатина и целлюлозы — во всех случаях уже поданы заявки на патент.