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Le epidemie di malattie infettive trasmesse per via aerea come il morbillo o la sindrome respiratoria acuta grave (SARS) possono causare un rilevante allarme pubblico. Laddove i sistemi di ventilazione facilitano la trasmissione della malattia agli esseri umani o agli animali, esiste la necessità di misure di controllo che forniscano una protezione efficace.

I ricercatori dell’Università del Michigan hanno dimostrato che i virus pericolosi presenti nell’aria sono resi innocui al volo quando esposti a frammenti energetici e carichi di molecole d’aria. Sperano un giorno di sfruttare questa capacità per sostituire un dispositivo vecchio di secoli: la mascherina chirurgica, utilizzata anche per prevenire la diffusione dei virus influenzali.

Gli ingegneri dell’Università del Michigan hanno misurato la velocità e l’efficacia della morte dei plasmi non termici, le particelle ionizzate o cariche che si formano attorno alle scariche elettriche come le scintille: un reattore plasmatico non atermico è stato in grado di inattivare o rimuovere dalla corrente d’aria il 99,9% di un virus di test.

Raggiungere questi risultati in una frazione di secondo all’interno di un flusso d’aria è una promessa per molte applicazioni in cui sono necessarie forniture di aria sterile.

Herek Clack, professore associato di ricerca di architettura civile e ambientale, ha detto:

«La via di trasmissione delle malattie più difficile da proteggere è aerea perché quando respiriamo, abbiamo relativamente poco per proteggerci».

I ricercatori per valutare l’efficacia dei plasmi non termici, hanno spruzzato un virus modello – innocuo per gli umani – nell’aria indirizzata in un reattore. Le perline di vetro borosilicato all’interno del reattore sono imballate in una forma cilindrica. I virus nell’aria fluiscono attraverso gli spazi tra le perline, ed è lì che sono inattivati.

Herek Clack ha aggiunto:

«In quegli spazi vuoti, stai dando inizio a delle scintille, passando attraverso il dispositivo, i patogeni nel flusso d’aria sono ossidati da atomi instabili chiamati radicali, ma quello che rimane è un virus che ha una ridotta capacità di infettare le cellule».

L’esperimento e i suoi risultati sono pubblicati sulla rivista Journal of Physics D: Applied Physics. I ricercatori durante questi test hanno anche monitorato la quantità di genoma virale presente nell’aria. Herek Clack e il suo team in questo modo sono stati in grado di determinare che oltre il 99% dell’effetto sterilizzante dell’aria era causato dall’inattivazione del virus presente, con il resto dell’effetto dovuto al filtraggio del virus dal flusso d’aria.

Krista Wigginton, assistente professoressa d’ingegneria civile e ambientale, ha detto:

«I risultati ci dicono che il trattamento al plasma è molto efficace nell’inattivare i virus trasportati dall’aria. Esistono tecnologie limitate per la disinfezione dell’aria, quindi questo è un risultato importante».

Il metodo parallelo, che combina la filtrazione e l’inattivazione dei patogeni presenti nell’aria, potrebbe fornire un modo più efficiente di fornire aria sterile rispetto alle tecnologie utilizzate oggi, come la filtrazione e la luce ultravioletta. Le mascherine tradizionali funzionano utilizzando solo la filtrazione per la protezione.

L’irradiazione ultravioletta non può sterilizzare altrettanto rapidamente, in modo così trasparente o compatto come il plasma non termico. Herek Clack e il suo gruppo di ricerca hanno iniziato a testare il loro reattore sui flussi di ventilazione vicino ad Ann Arbor per filtrare l’aria di un granaio di maiali in una fattoria di produzione di carne di maiale utilizzando il plasma per inattivare i patogeni presenti nell’aria per prevenire la diffusione della malattia.

L’agricoltura animale (è parte integrante dei sistemi di produzione alimentare, con alimenti di origine animale che rappresentano circa un sesto dell’energia alimentare umana e un terzo delle proteine alimentari umane su base globale), la sua vulnerabilità a malattie contagiose del bestiame come l’influenza aviaria ha dimostrato un’esigenza di tali tecnologie a breve termine.