Aldebaran bulletin

Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie.
Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics)
Číslo 24 (vyšlo 12. června, ročník 18 (2020)
© Copyright Aldebaran Group for Astrophysics
Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno.
ISSN: 1214-1674,
Email: bulletin@aldebaran.cz

Hledej

PLA – vhodný materiál pro 3D tisk ochranných polomasek

Eva Vaňková

Již v počátku vyhlášení pandemie COVID-19 se Česká republika spolu s celým světem potýkala s dramatickým nedostatkem ochranných pomůcek včetně jednorázových roušek a respirátorů. Jednou z atraktivních možností rychlé a levné výroby ochranných prostředků se ukázal být 3D tisk. Nejrozšířenější metodou 3D tisku je FDMFDM – Fused Deposition Modeling, jedna z metod 3D tisku, která používá vlákno z tavitelného plastu (termoplastu). Po zahřátí vzniká nenewtonovská kapalina, která se nanáší podle pokynů počítače na podklad a po ochladnutí opět ztuhne. Nejčastěji se využívá ABS (směs akrylonitrylu, butadienu a styrénu), PLA (kyselina polymléčná), HIPS (houževnatý polystyrén), TPU (termoplastický polyuretan) nebo nylon. Metoda byla vyvinuta na Bathské univerzitě v Anglii v roce 2005., na jejímž principu funguje většina typů domácích 3D tiskáren. Z dostupných polymerů použitelných pro FDM tisk je ekonomicky nejvýhodnější, a především biodegradovatelnou variantou, kyselina polymléčná (PLAPLA – Polylactic Acid, kyselina polymléčná, biologicky odbouratelná látka na bázi polyesteru. PLA poprvé syntetizoval Wallace Corothers (objevitel nylonu) ve 20. letech 20. století. Syntetická vlákna byla poprvé připravena v roce 1932. Dnes se využívají v chirurgii pro vstřebatelné stehy, při výrobě textilií nebo pro 3D tisk. PLA se nevyrábí jen ve formě vláken, ale používají se také biologicky odbouratelné fólie, plachty, kelímky atd.).

Skupina dobrovolníků „3D tiskem proti viru“ pomáhá v boji proti současné epidemii mimo jiné i tiskem obličejových polomasek. Jde o pomůcku sloužící k ochraně úst a nosu, jejíž kostra je vytištěna z materiálu PLAPLA – Polylactic Acid, kyselina polymléčná, biologicky odbouratelná látka na bázi polyesteru. PLA poprvé syntetizoval Wallace Corothers (objevitel nylonu) ve 20. letech 20. století. Syntetická vlákna byla poprvé připravena v roce 1932. Dnes se využívají v chirurgii pro vstřebatelné stehy, při výrobě textilií nebo pro 3D tisk. PLA se nevyrábí jen ve formě vláken, ale používají se také biologicky odbouratelné fólie, plachty, kelímky atd.. Mezi jednotlivé komponenty této konstrukce se vkládá vhodný filtr, čímž vzniká kompletní obličejová polomaska. Ohledně výroby ochranných polomasek FDMFDM – Fused Deposition Modeling, jedna z metod 3D tisku, která používá vlákno z tavitelného plastu (termoplastu). Po zahřátí vzniká nenewtonovská kapalina, která se nanáší podle pokynů počítače na podklad a po ochladnutí opět ztuhne. Nejčastěji se využívá ABS (směs akrylonitrylu, butadienu a styrénu), PLA (kyselina polymléčná), HIPS (houževnatý polystyrén), TPU (termoplastický polyuretan) nebo nylon. Metoda byla vyvinuta na Bathské univerzitě v Anglii v roce 2005. technologií se doposud objevovaly různé pochybnosti týkající se možné pórovitosti vznikajícího materiálu a jeho obtížné dezinfekce. Z tohoto důvodu lidé z „3D tiskem proti viru“ oslovili naši Laboratoř nízkoteplotního plazmatu na Ústavu fyziky a měřicí techniky Vysoké školy chemicko-technologické v Praze s otázkou ohledně ověření propustnosti materiálu PLA pro mikroorganizmy a možnosti jeho dezinfekce. Ve spolupráci s Ústavem organické chemie a biochemie Akademie věd České republiky v. v. i., Přírodovědeckou fakultou Univerzity Hradec Králové a rakouským výzkumným ústavem Children’s Cancer Research Institute sídlícím ve Vídni jsme jednoznačně prokázali, že PLA je vhodným materiálem pro výrobu ochranných polomasek pomocí 3D tisku, a kromě toho je plně dezinfikovatelný běžně dostupnými prostředky. Tudíž tyto polomasky představují účinnou ochrannou pomůcku a lze je použít i opakovaně.

Různé typy polomasek z 3D tisku FDM metodou

Obr. 1: Různé typy polomasek z 3D tisku FDM metodou za použití PLA filamentu

Virus – struktura nacházející se na hranici mezi živým a neživým. Ty nejprimitivnější viry obsahují pouze svoji genetickou informaci ve formě DNA nebo RNA, které jsou uloženy ve vnitřní části (nukleoidu) obklopeném proteinovou schránkou (kapsidou). Obalené viry mají navíc virový obal z membrány tvořené proteinovou a lipidovou dvouvrstvou. Viry nejsou schopny samostatné replikace bez hostitelské buňky. Buňka slouží pouze jako biologická továrna a sklad náhradních dílů potřebných pro vznik nových virů.

FDM – Fused Deposition Modeling, jedna z metod 3D tisku, která používá vlákno z tavitelného plastu (termoplastu). Po zahřátí vzniká nenewtonovská kapalina, která se nanáší podle pokynů počítače na podklad a po ochladnutí opět ztuhne. Nejčastěji se využívá ABS (směs akrylonitrylu, butadienu a styrénu), PLA (kyselina polymléčná), HIPS (houževnatý polystyrén), TPU (termoplastický polyuretan) nebo nylon. Metoda byla vyvinuta na Bathské univerzitě v Anglii v roce 2005.

PLA – Polylactic Acid, kyselina polymléčná, biologicky odbouratelná látka na bázi polyesteru. PLA poprvé syntetizoval Wallace Corothers (objevitel nylonu) ve 20. letech 20. století. Syntetická vlákna byla poprvé připravena v roce 1932. Dnes se využívají v chirurgii pro vstřebatelné stehy, při výrobě textilií nebo pro 3D tisk. PLA se nevyrábí jen ve formě vláken, ale používají se také biologicky odbouratelné fólie, plachty, kelímky atd.

Materiál PLA

PLA je lineární alifatický kompostovatelný polyester, který lze vyrobit z přírodních zdrojů, jako je kukuřice, obilí nebo čirok. Tento polymer vzniká kysele katalyzovanou polykondenzací monomeru kyseliny mléčné, kterou lze snadno a levně vyrábět fermentací různých biologických odpadů bakteriemi mléčného kvašení Lactobacillus spp. Suchým či mokrým zvlákňováním pak vzniká PLA filament použitelný například pro 3D tisk. Parametry tisku PLA polomasek (připravených 3D tiskárnou Prusa i3 MK3) testovaných v této práci byly následující: výška vrstvy = 0,3 mm, šířka stěn = 0,4 mm, tloušťka spodní/horní vrstvy = 0,2 mm, výplň = 10 %, rychlost tisku = 90 mm/s, teplota trysky = 215 °C, teplota podložky = 60 °C, dávkování filamentu = 95 %, průměr trysky = 0,4 mm, typ výplně byl mřížkový (lineární pod úhlem 45°) a celkový počet vrstev = 338.

Struktura PLA a test propustnosti

Jednou z nejvíce diskutovaných nevýhod objektů tištěných z PLAPLA – Polylactic Acid, kyselina polymléčná, biologicky odbouratelná látka na bázi polyesteru. PLA poprvé syntetizoval Wallace Corothers (objevitel nylonu) ve 20. letech 20. století. Syntetická vlákna byla poprvé připravena v roce 1932. Dnes se využívají v chirurgii pro vstřebatelné stehy, při výrobě textilií nebo pro 3D tisk. PLA se nevyrábí jen ve formě vláken, ale používají se také biologicky odbouratelné fólie, plachty, kelímky atd. filamentu technologií FDMFDM – Fused Deposition Modeling, jedna z metod 3D tisku, která používá vlákno z tavitelného plastu (termoplastu). Po zahřátí vzniká nenewtonovská kapalina, která se nanáší podle pokynů počítače na podklad a po ochladnutí opět ztuhne. Nejčastěji se využívá ABS (směs akrylonitrylu, butadienu a styrénu), PLA (kyselina polymléčná), HIPS (houževnatý polystyrén), TPU (termoplastický polyuretan) nebo nylon. Metoda byla vyvinuta na Bathské univerzitě v Anglii v roce 2005. při jejich teoretickém použití pro ochranu proti mikroorganizmům je porozita. Informace dostupné v současné vědecké literatuře, například [2], však jednoznačně ukazují, že struktura a porozita PLA materiálu je vysoce závislá na nastavení parametrů tisku a nelze tedy obecně tvrdit, zda daný objekt je či není vhodný k výrobě ochranných pomůcek bez důkladného otestování konkrétního materiálu. Z tohoto důvodu jsme materiál polomasek pozorovali skenovacím elektronovým mikroskopemSEM – Skenovací Elektronová Mikroskopie, vytváření obrazu předmětu elektronovým mikroskopem z odražených elektronů. Energetický svazek elektronů skenuje povrch vzorku. Obraz tvořený odraženými elektrony je následně zvětšen a zaostřen elektronovou optikou a na stínítku převeden na viditelné záření, které je většinou dále zaznamenáváno CCD kamerou. Jinou technikou je TEM, při které se obraz vytváří z prošlých elektronů. a zjistili jsme, že mezera mezi jednotlivými filamenty PLA má velikost přibližně 6 µm. Přestože nelze ani při největším použitém rozlišení mikroskopu vidět zcela do hloubky pórů, nepředpokládáme, že by tyto póry mohly procházet skrz naskrz PLA materiálem (Obr. 2).

Abychom však nezůstali pouze u teoretického předpokladu, připravili jsme na 3D tiskárně kruhovou destičku z PLAPLA – Polylactic Acid, kyselina polymléčná, biologicky odbouratelná látka na bázi polyesteru. PLA poprvé syntetizoval Wallace Corothers (objevitel nylonu) ve 20. letech 20. století. Syntetická vlákna byla poprvé připravena v roce 1932. Dnes se využívají v chirurgii pro vstřebatelné stehy, při výrobě textilií nebo pro 3D tisk. PLA se nevyrábí jen ve formě vláken, ale používají se také biologicky odbouratelné fólie, plachty, kelímky atd. o průměru 10 cm (tedy přibližně výšku obličejových masek), tištěnou ve vertikální poloze tak, aby byl zahrnut možný vliv rozdílu teploty na podložní tiskové ploše a v nejvyšším bodě tisku ve svislé ose. Skutečně se ukázalo, že teplota zde hraje svou roli, neboť tato destička byla ve vrchní části tisku již členitější a strukturovaná a jednotlivé vrstvy filamentu vystupovaly více na povrch (Obr. 3). Pro praktické ověření nepropustnosti PLA materiálu jsme tuto destičku podrobili testu propustnosti generátorem aerosolu parafinového oleje a fotometrem LORENZ FMP03, certifikovaným testovacím systémem dle EN 143 (Ochranné prostředky dýchacích orgánů – Filtry proti částicím – Požadavky, zkoušení a značení). Při tomto testu nebyl detekován vůbec žádný průchod aerosolových částic parafinového oleje materiálem PLA.

Detail póru v 3D tištěném PLA materiálu (SEM)

Obr. 2: Detail póru v 3D tištěném PLA materiálu (SEM).
(A) zvětšení 500×, (B) zvětšení 2000×.

Vzhled vertikálně tištěné PLA destičky

Obr. 3: Vzhled vertikálně tištěné PLA destičky

Dezinfekce PLA

Materiálové vlastnosti a s nimi spojená dezinfekce různých povrchů je velice aktuálním a multioborovým tématem, které je jednou z hlavních aktivit naší laboratoře. O možnosti dezinfekce respirátorů jsme psali již v nedávném bulletinu AB 21/2020. Ačkoliv se obvykle zaměřujeme především na možnost sterilace různých objektů nízkoteplotním plazmatemPlazma – kvazineutrální soubor nabitých a neutrálních částic, který vykazuje kolektivní chování. Lidsky to znamená, že se v dané látce nachází alespoň malé množství elektricky nabitých částic, které jsou v celém objemu elektricky neutrální a jsou schopny reagovat na elektrická a magnetická pole jako celek. Plazma vzniká odtržením elektronů z elektrického obalu atomárního plynu nebo ionizací molekul. S plazmatem se můžeme setkat v elektrických výbojích (blesky, jiskry, zářivky), v polárních zářích, ve hvězdách, ve slunečním větru a v mlhovinách. Přes 99 % atomární látky ve vesmíru je v plazmatickém skupenství., v tomto případě jsme zvolili co nejdostupnější dezinfekční metody pomocí následujících běžných činidel: 96% etanol, 70% isopropanol a Savo (složené především z chlornanu sodného a hydroxidu sodného; ředěné 2:9 vodou).

Účinnost zvolených dezinfekčních činidel jsme otestovali na PLAPLA – Polylactic Acid, kyselina polymléčná, biologicky odbouratelná látka na bázi polyesteru. PLA poprvé syntetizoval Wallace Corothers (objevitel nylonu) ve 20. letech 20. století. Syntetická vlákna byla poprvé připravena v roce 1932. Dnes se využívají v chirurgii pro vstřebatelné stehy, při výrobě textilií nebo pro 3D tisk. PLA se nevyrábí jen ve formě vláken, ale používají se také biologicky odbouratelné fólie, plachty, kelímky atd. povrchu (nosiče o velikosti 1×1 cm) uměle kontaminovaném divokými kmeny běžných zástupců gram-pozitivních a gram-negativních bakterií: Staphyloccus epidermidis a Escherichia coli; oportunně patogenní kvasinky Candida albicansvirůVirus – struktura nacházející se na hranici mezi živým a neživým. Ty nejprimitivnější viry obsahují pouze svoji genetickou informaci ve formě DNA nebo RNA, které jsou uloženy ve vnitřní části (nukleoidu) obklopeném proteinovou schránkou (kapsidou). Obalené viry mají navíc virový obal z membrány tvořené proteinovou a lipidovou dvouvrstvou. Viry nejsou schopny samostatné replikace bez hostitelské buňky. Buňka slouží pouze jako biologická továrna a sklad náhradních dílů potřebných pro vznik nových virů. SARS-CoV-2 (obalený virus způsobující COVID-19) či adenoviru (vysoce odolný neobalený DNA virus způsobující akutní horečnaté onemocnění dýchacích cest). Kontaminované nosiče byly ponořeny do dezinfekčních činidel po dobu 15 minut. Ukázalo se, že kromě vysoce odolného adenoviru, který byl spolehlivě inaktivován pouze Savem, byly všechny ostatní použité mikroorganizmy, včetně aktuálně velice významného SARS-CoV-2, na povrchu PLA kompletně inaktivovány.

Pro ještě větší jistotu jsme otestovali účinnost dezinfekce etanolem u polomasek používaných za běžného provozu. Tři dobrovolníci z naší laboratoře nosili tyto polomasky po dobu čtyř hodin (Obr. 4), poté jsme udělali mikrobiologické stěry z různých míst na těchto polomaskách. Následně jsme PLAPLA – Polylactic Acid, kyselina polymléčná, biologicky odbouratelná látka na bázi polyesteru. PLA poprvé syntetizoval Wallace Corothers (objevitel nylonu) ve 20. letech 20. století. Syntetická vlákna byla poprvé připravena v roce 1932. Dnes se využívají v chirurgii pro vstřebatelné stehy, při výrobě textilií nebo pro 3D tisk. PLA se nevyrábí jen ve formě vláken, ale používají se také biologicky odbouratelné fólie, plachty, kelímky atd. konstrukci polomasek dezinfikovali namočením do etanolu po dobu 15 min, anebo krátkým opláchnutím etanolem. Po dokonalém vyschnutí etanolu jsme opět udělali stěry a inokulovali je na krevní agary. Výsledky dezinfekce PLA polomasek v etanolové lázni jsou shrnuty v Tab. 1, vybrané případy mikrobiálního nárůstu na agarových miskách jsou uvedeny na Obr. 5. Jak je vidět z Tab. 1, míra přirozené kontaminace se u různých uživatelů významně liší, i přesto byla po máčení celé polomasky v etanolu dezinfekce účinná ve všech případech. Pouze u jedné osoby zůstalo na vnitřní straně masky 19 KTJ/mlKTJ – kolonie tvořící jednotky, mikrobiologický parametr udávaný v počtu kolonií na jednotku objemu. Měřený objem se liší pro různé typy bakterií. (kolonie tvořících jednotky/mililitr) (Obr. 5A), což lze s ohledem na původních 7×103 KTJ/ml považovat za zcela uspokojující (jedná se o snížení o 99,7 %). Ve zbývajících dvou případech bylo po tomto způsobu dezinfekce detekováno 0 až 2 KTJ/ml. Naopak pouhý oplach etanolem ze střičky nezpůsobil dostatečnou míru dezinfekce, jak je vidět z Obr. 5B. Pro spolehlivou dezinfekci je tedy nezbytné použít dezinfekční lázeň.

PLA masky testované dobrovolníky z Laboratoře nízkoteplotního plazmatu VŠCHT Praha

Obr. 4: PLA masky testované dobrovolníky z Laboratoře nízkoteplotního
plazmatu VŠCHT Praha

KTJ/ml vnitřní strana
(před dezinfekcí)
vnitřní strana
(po dezinfekci)
vnější strana
(před dezinfekcí)
vnější strana
(po dezinfekci)
maska 1 7000 19 85 0
maska 2 257 0 153 0
maska 3 108 2 59 2

Tab. 1: Přirozeně kontaminované PLA polomasky dezinfikované etanolem

Přirozeně kontaminovaná PLA polomaska dezinfikovaná etanolem. (A) ponoření do etanolové lázně po dobu 15 min, (B) oplach etanolem ze střičky.

Obr. 5: Přirozeně kontaminovaná PLA polomaska dezinfikovaná etanolem. (A) pono­ře­ní do etanolové lázně po dobu 15 min, (B) oplach etanolem ze střičky.

Působení dezinfekce na strukturu PLA

Dalším z důležitých faktorů týkajících se vhodnosti PLAPLA – Polylactic Acid, kyselina polymléčná, biologicky odbouratelná látka na bázi polyesteru. PLA poprvé syntetizoval Wallace Corothers (objevitel nylonu) ve 20. letech 20. století. Syntetická vlákna byla poprvé připravena v roce 1932. Dnes se využívají v chirurgii pro vstřebatelné stehy, při výrobě textilií nebo pro 3D tisk. PLA se nevyrábí jen ve formě vláken, ale používají se také biologicky odbouratelné fólie, plachty, kelímky atd. pro 3D tisk ochranných obličejových polomasek je možnost jejich opakovaného použití. Bylo tedy nezbytné ověřit také vliv dezinfekčních činidel na strukturu PLA materiálu a na jeho odolnost vůči prostupu aerosolovýchAerosol – homogenní směs malých částic v plynu. Částice mohou být kapalné (mlha), nebo pevné (dým). Aerosoly se do atmosféry uvolňují jak přirozeně (během sopečné činnosti, požárů lesů), tak i působením člověka (spalováním fosilních paliv). Množství aerosolů v atmosféře má vliv na globální ochlazování (na aerosolech je rozptylováno sluneční světlo). částic. Proto jsme namáčeli vzorky PLA materiálu v etanolu, isopropanolu či Savu po dobu 15 min jako v dříve popsaném případě dezinfekce, ale v pěti opakovaných cyklech, anebo jsme je jednorázově ponořili do dezinfekčních roztoků na 24 h. V žádném z testovaných případů nedošlo k poškození struktury PLA materiálu ani zvětšení mezery mezi jednotlivými vlákny PLA filamentu. V některých vzorcích jsme pozorovali mírné naleptání povrchu, které naopak vedlo k zacelení mezer mezi filamenty. Nejmenší mezeru (860 nm) mezi vlákny PLA jsme pozorovali po 5×15 min namáčení v etanolu, zatímco nejvíce zacelenou mezeru mezi vlákny jsme viděli na vzorku po 24 h namáčení v totožném dezinfekčním činidle (Obr. 6). Při ověření propustnosti PLA destičky pro aerosolové části parafinového oleje (přístrojem Lorenz FMP03, viz výše) po 24 h namáčení v etanolu jsme také nedetekovali vůbec žádný prostup těchto částic. Opakované použití dezinfekčních roztoků tedy neovlivňuje odolnost PLA vůči prostupu mikroorganizmů včetně virůVirus – struktura nacházející se na hranici mezi živým a neživým. Ty nejprimitivnější viry obsahují pouze svoji genetickou informaci ve formě DNA nebo RNA, které jsou uloženy ve vnitřní části (nukleoidu) obklopeném proteinovou schránkou (kapsidou). Obalené viry mají navíc virový obal z membrány tvořené proteinovou a lipidovou dvouvrstvou. Viry nejsou schopny samostatné replikace bez hostitelské buňky. Buňka slouží pouze jako biologická továrna a sklad náhradních dílů potřebných pro vznik nových virů..

Detail póru v 3D tištěném PLA materiálu ovlivněném namáčením v etanolu (SEM). (A) 5×15 min namáčení v etanolu (B) 24 h namáčení v etanolu.

Obr. 5: Detail póru v 3D tištěném PLA materiálu ovlivněném namáčením v etanolu
(SEMSEM – Skenovací Elektronová Mikroskopie, vytváření obrazu předmětu elektronovým mikroskopem z odražených elektronů. Energetický svazek elektronů skenuje povrch vzorku. Obraz tvořený odraženými elektrony je následně zvětšen a zaostřen elektronovou optikou a na stínítku převeden na viditelné záření, které je většinou dále zaznamenáváno CCD kamerou. Jinou technikou je TEM, při které se obraz vytváří z prošlých elektronů.). (A) 5×15 min namáčení v etanolu (B) 24 h namáčení v etanolu.

Mechanické namáhání PLA

Jako doplňkový experiment jsme se pokusili mechanicky poškodit materiál PLA polomasky. Zjistili jsme, že tření prstem ani papírem nijak neovlivní strukturu PLA. Jediný způsob, jakým bylo možné povrch PLA poškodit, byl intenzivní oděr jídelní vidličkou, který viditelné stlačil PLA filamenty na povrchu masky, avšak ani v tomto případě jsme nepozorovali zvětšení mezer mezi jednotlivými vlákny (Obr. 7).

Struktura PLA po mechanickém poškození jídelní vidličkou (SEM). (A) zvětšení 100×, (B) zvětšení 500×

Obr. 5: Struktura PLA po mechanickém poškození jídelní vidličkou (SEM).
(A) zvětšení 100×, (B) zvětšení 500×.

Závěrem

Spekulace o porozitě PLAPLA – Polylactic Acid, kyselina polymléčná, biologicky odbouratelná látka na bázi polyesteru. PLA poprvé syntetizoval Wallace Corothers (objevitel nylonu) ve 20. letech 20. století. Syntetická vlákna byla poprvé připravena v roce 1932. Dnes se využívají v chirurgii pro vstřebatelné stehy, při výrobě textilií nebo pro 3D tisk. PLA se nevyrábí jen ve formě vláken, ale používají se také biologicky odbouratelné fólie, plachty, kelímky atd. polomasek získaných 3D tiskem FDMFDM – Fused Deposition Modeling, jedna z metod 3D tisku, která používá vlákno z tavitelného plastu (termoplastu). Po zahřátí vzniká nenewtonovská kapalina, která se nanáší podle pokynů počítače na podklad a po ochladnutí opět ztuhne. Nejčastěji se využívá ABS (směs akrylonitrylu, butadienu a styrénu), PLA (kyselina polymléčná), HIPS (houževnatý polystyrén), TPU (termoplastický polyuretan) nebo nylon. Metoda byla vyvinuta na Bathské univerzitě v Anglii v roce 2005. technologií, která by umožnila nežádoucí prostup nefiltrovaného vzduchu tímto materiálem a zároveň zkomplikovala účinnou dezinfekci mikrobiální kontaminace uvnitř pórů mezi PLA filamenty, jsme v této práci jednoznačně vyvrátili. Testovacím systémem certifikovaným dle EN 143 jsme potvrdili, že tento materiál nepropustí žádné částice aerosoluAerosol – homogenní směs malých částic v plynu. Částice mohou být kapalné (mlha), nebo pevné (dým). Aerosoly se do atmosféry uvolňují jak přirozeně (během sopečné činnosti, požárů lesů), tak i působením člověka (spalováním fosilních paliv). Množství aerosolů v atmosféře má vliv na globální ochlazování (na aerosolech je rozptylováno sluneční světlo). parafinového oleje a že se tedy jedná o plně funkční ochranu proti bakteriímBaktérie – jedna ze tří domén (nadříší) organizmů (archea, bacteria, eukaryota), jednobuněčné organizmy, které obvykle vytvářejí buněčnou stěnu, až na výjimky nemají obsah buňky rozdělený membránami na oddělené prostory. Typické tvary baktérií jsou kulové a tyčinkovité, mohou mít však i jiné tvary, například spirální. Velikost baktérií se obvykle pohybuje od zlomků mikrometrů po jednotky mikrometrů. Rozmnožují se nepohlavně.virůmVirus – struktura nacházející se na hranici mezi živým a neživým. Ty nejprimitivnější viry obsahují pouze svoji genetickou informaci ve formě DNA nebo RNA, které jsou uloženy ve vnitřní části (nukleoidu) obklopeném proteinovou schránkou (kapsidou). Obalené viry mají navíc virový obal z membrány tvořené proteinovou a lipidovou dvouvrstvou. Viry nejsou schopny samostatné replikace bez hostitelské buňky. Buňka slouží pouze jako biologická továrna a sklad náhradních dílů potřebných pro vznik nových virů.. Zároveň jsme ukázali, že PLA materiál je možné dezinfikovat od bakterií, kvasinek i viru SARS-CoV-2 běžně dostupnými chemickými činidly, jako je etanol, isopropanol či Savo. Tyto polomasky jsou tedy opakovatelně použitelné s poměrně vysokou mírou šetrnosti vůči životnímu prostředí.

Přestože tato práce plně podporuje použití PLA filamentu pro výrobu ochranných obličejových polomasek pomocí 3D tisku FDM technologií, pro získání kvalitních náhrad respirátorů typu FFP2 či FFP3 v době jejich nedostatku při různých pandemiích, bude nezbytné najít vhodné alternativy filtrů s vysokou filtrační účinností, které budou do konstrukcí z PLA materiálu vloženy. Jedině tak bude dosaženo nejvyšší možné úrovně ochrany lidí pracujících v první linii boje proti virovým infekcím.

Poděkování

Poděkování za úspěšné, kvalitní a rychlé zpracování této práce patří všem zúčastněným:

  • Laboratoř nízkoteplotního plazmatu Ústavu fyziky a měřicí techniky Vysoké školy chemicko-technologické v Praze (Eva Vaňková, Josef Khun, Petra Kašparová, Anna Machková, Jaroslav Julák, Vladimír Scholtz)
  • Ústav organické chemie a biochemie Akademie věd České republiky v. v. i. (Jan Weber, Jan Hodek, Lucie Ulrychová)
  • Children’s Cancer Research Institute, Vienna (Klára Obrová, Karin Kosulin, Thomas Lion)
  • Přírodovědecká fakulta Univerzity Hradec Králové (Michal Sláma)
  • 3D tiskem proti viru“ (Laďka Altrichterová, Pavel Kubíček a celý kolektiv)

*  *  *

Za poskytnutí laboratorních prostor a vybavení patří velké díky Jiřímu Rybáčkovi a Vác­lavu Čeřovskému z Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd České republiky v. v. i. a také společnosti AVEC CHEM s. r. o. 

Odkazy

Valid HTML 5 Valid CSS!

Aldebaran Homepage