मैसाचुसेट्स एमहर्स्ट विश्वविद्यालय के इंजीनियरों के नेतृत्व में शोधकर्ताओं के एक समूह ने पराबैंगनी (यूवी) किरणें उत्सर्जित करने वाला ग्लास बनाया है जो पानी के नीचे के वातावरण में सतहों पर बढ़ने से 98% बायोफिल्म को कम कर सकता है।जैसा कि जर्नल में बताया गया हैबायोफिल्म.

बायोफिल्म विभिन्न प्रकार के सूक्ष्मजीवों की एक चिपचिपी परत है जो गीली सतहों पर उगती है।"यदि आप अपने सिंक को नीचे देखते हैं और उसके अंदरूनी हिस्से को छूते हैं - तो वह चिपचिपा पदार्थ बायोफिल्म है," सिविल और सहायक प्रोफेसर मारियाना लैनज़ारिनी-लोप्स कहते हैं।पर्यावरणीय इंजीनियरिंगयूमैस एमहर्स्ट में, और कागज पर संबंधित लेखक।

पानी के अंदर अनुप्रयोगों के लिए बायोफिल्म एक महत्वपूर्ण मुद्दा है।संयुक्त राज्य अमेरिका की नौसेना का अनुमान है कि बायोफिल्म्स की लागत उसके बेड़े में सालाना $180 और $260 मिलियन के बीच होती है।सभी पानी के नीचे की सतहों पर बायोफिल्म की वृद्धि से जहाज के खिंचाव और उसके बाद ईंधन के उपयोग में वृद्धि होती है, साथ ही जहाजों या समुद्र विज्ञान उपकरणों पर संक्षारण क्षति भी होती है।

बायोफिल्म कैमरों और अन्य सेंसिंग उपकरणों के लिए उपयोग की जाने वाली खिड़कियों को भी धुंधला कर सकता है जो पारदर्शिता पर भरोसा करते हैं, और गैर-देशी प्रजातियों को समुद्र के पार ले जाते हैं।

बायोफिल्म से निपटने के लिए वर्तमान समाधान जीवों को मारने के लिए बायोसाइडल कोटिंग्स जैसे रासायनिक एजेंटों पर निर्भर करते हैं या बायोफिल्म को पहले स्थान पर जुड़ने से रोकने के लिए नॉनस्टिक कोटिंग्स पर निर्भर करते हैं।हालाँकि, ये तरीके पारिस्थितिकी तंत्र पर नकारात्मक प्रभाव डाल सकते हैं और केवल थोड़े समय के लिए ही रह सकते हैं।

इनके विकल्प के रूप मेंरासायनिक तरीकेयूमैस एमहर्स्ट टीम ने यूवीसी विकिरण का उपयोग करके बायोफिल्म-प्रतिरोधी ग्लास विकसित किया, जो यूवी विकिरण की तरंग दैर्ध्य को कीटाणुरहित करने में सबसे छोटा और सबसे प्रभावी है।

लोपेज़ की प्रयोगशाला पहले ही उस यूवी पक्ष-उत्सर्जक का प्रदर्शन कर चुकी हैप्रकाशित तंतुयूवीसी विकिरण को छोटे चैनलों में वितरित कर सकता है, जैसे चिकित्सा उपकरण (यानी एंडोस्कोप, कैथेटर और रेस्पिरेटर), घरेलू उपकरण (कॉफी मेकर और रेफ्रिजरेटर) औरजल भंडारण/वितरण प्रणाली (पाइप, मूत्राशय, झिल्ली) रोगजनक जीवों को निष्क्रिय करने और सतहों पर बैक्टीरिया के विकास को रोकने के लिए।

लोप्स कहते हैं, "बहुत से लोग सतहों, हवा और पानी को कीटाणुरहित करने के लिए यूवी के बारे में जानते हैं।""लोगों ने इसका बहुत अधिक उपयोग करना शुरू कर दिया, खासकर इसलिए क्योंकि यह SARS-CoV-2 वायरस के कीटाणुशोधन के लिए वास्तव में प्रभावी था।"

हालाँकि, पानी के नीचे के वातावरण में, यह कांच पर यूवी प्रकाश चमकाने जितना आसान नहीं है।लोप्स लैब में पोस्टडॉक्टरल रिसर्च एसोसिएट और मुख्य अध्ययन लेखिका लीला एलिडोख्त कहती हैं, "हम कई कारणों से सतह पर प्रकाश को समान रूप से वितरित करने के लिए पारंपरिक प्रकाश स्रोतों का उपयोग नहीं कर सकते हैं।"स्रोत से दूर जाने पर प्रकाश कमजोर हो जाता है, जिससे बड़े सतह क्षेत्रों को कवर करना मुश्किल हो जाता है।आसपास का पानी कितना गंदा है, इससे भी यूवी तरंगें बाधित हो सकती हैं।

यूवी प्रकाश का असमान वितरण बायोफिल्म बनाने वाले सूक्ष्मजीवों को पैर जमाने देता है और पूरी सतह को असुरक्षित बना देता है: "यदि बायोफिल्म सतह के एक हिस्से से जुड़ सकता है, तो यह अन्य हिस्सों में फैल सकता है," वह आगे कहती हैं।

टीम का समाधान कांच पर सिलिका-नैनोकण कोटिंग है।"यूवी एलईडी ग्लास के क्रॉस-सेक्शन से जुड़ा हुआ है," एलिडोख्त का वर्णन है।"जैसे ही यूवी कांच में प्रवेश करती है, हम यूवी को कांच के अंदर से बाहर की ओर बिखेरते हैं," इन प्रकाश-प्रकीर्णन नैनोकणों का उपयोग करते हुए।सिलिका यूवी किरणों को अवशोषित नहीं करता है।तरंगें नैनोकणों से और कांच के आंतरिक भाग से उछलती रहती हैं जिससे कांच की सतह समान रूप से "चमकदार" हो जाती है।

इसका परीक्षण करने के लिए, शोधकर्ताओं ने फ्लोरिडा टेक और नौसेना के साथ साझेदारी में, इस यूवी-उत्सर्जक ग्लास को पोर्ट कैनावेरल, फ्लोरिडा के पानी में 20 दिनों के लिए डुबोया।अनुपचारित ग्लास की तुलना में, इस ग्लास ने दृश्यमान बायोफिल्म वृद्धि को 98% कम कर दिया।

"बाहरी यूवी विकिरण तकनीक के विपरीत, यूवी-उत्सर्जक ग्लास सीधे ब्याज की सतह पर बायोफिल्म निर्माण को रोकता है - सतह स्वयं यूवीसी स्रोत के रूप में कार्य करती है," एलिडोख्त कहते हैं।

वह इस बात से उत्साहित हैं कि यह खोज विविध कीटाणुशोधन अनुप्रयोगों के लिए द्वार खोलती है।वह कहती हैं, "विकसित तकनीक का उपयोग समुद्र विज्ञान, कृषि और जल उपचार अनुप्रयोगों के लिए जहाजों की खिड़कियों, प्लवन क्षेत्रों और मूर्ड बोय, कैमरा लेंस और सेंसर जैसी पारदर्शी सतहों के कीटाणुशोधन के लिए किया जा सकता है।"

टीम को उनकी खोज के लिए एक अनंतिम पेटेंट प्राप्त हुआ है।

अब जबकि टीम ने साबित कर दिया है कि यह ग्लास बायोफिल्म निर्माण (जिसे बायोफॉलिंग के रूप में जाना जाता है) का प्रभावी ढंग से प्रतिरोध करता है, वे अपनी खोज को अनुकूलित करने के लिए उत्साहित हैं: दीर्घकालिक अनुप्रयोगों का परीक्षण करना, पर्यावरण पर किसी भी प्रभाव का आकलन करना और बड़े सतह क्षेत्रों का निर्माण करना।

अन्वेषण का एक और भविष्य का रास्ता: "हम रोकने की भी कोशिश कर रहे हैंबायोफिल्मकैमरे के लेंस पर," लोप्स कहते हैं। "[पानी के नीचे के कैमरों की] तैनाती के लिए समय की लंबाई का मुख्य अवरोधक जैव ईंधन है, इसलिए जब तक आप जैव ईंधन की दर को कम कर सकते हैं, तब तक आप इन सभी ऑप्टिकल उपकरणों को तैनात करने की अवधि बढ़ा सकते हैं।"

अधिक जानकारी:लीला अलीदोख्त एट अल, यूवी उत्सर्जक ग्लास: पारदर्शी सतहों पर बायोफिल्म निषेध के लिए एक आशाजनक रणनीति,बायोफिल्म(2024)।डीओआई: 10.1016/जे.बायोएफएलएम.2024.100186