Thời gian vừa qua, nhiều nhóm học sinh, sinh viên đã không ngừng tìm hiểu, nghiên cứu và sáng chế ra những sản phẩm giúp chung tay đẩy lùi dịch Covid-19. Và nhóm các bạn học sinh đến từ Trường THPT Nguyễn Khuyến (Nam Định) là một trong số đó.

Thời gian vừa qua, nhóm đã thành công khi sáng chế ra một loại khẩu trang làm từ vật liệu sinh học có chức năng kháng khuẩn và cảm biến thông minh ứng dụng trong sản xuất các sản phẩm phục vụ y tế, làm đẹp, vệ sinh thực phẩm.

Loại khẩu trang đó có tên là 'Khẩu trang bánh mì kẹp'. Nó được làm từ chất nano chitosan - cốt nghệ tươi - nano bạc,100% nguyên vật liệu có nguồn gốc tự nhiên, dễ kiếm, tái sử dụng hoặc là các phế thải nên giúp giảm giá thành sản phẩm. Đặc biệt, quá trình sản xuất thân thiện không đào thải chất có hại ra môi trường.

Được biết, nguyên liệu nano chitosan - cốt nghệ tươi - nano bạc là vật liệu hoàn toàn mới có các công năng như nylon nhưng lại phân hủy hoàn toàn trong điều kiện thường chỉ tạo ra CO2 và nước. Không những thế, điểm khác biệt lớn nhất là tính năng kháng khuẩn mạnh và tính chất chỉ thị phát hiện thực phẩm ôi thiu (khi bọc thực phẩm bị ôi thiu, màng bọc sẽ chuyển sang màu khác) do hấp phụ nano chitosan - cốt nghệ tươi - nano bạc mà chưa một vật liệu nào trên thị trường có được.

Mới đây, TS Nguyễn Hoàng Chinh, giảng viên trẻ của Đại học Tôn Đức Thắng cũng đã nghiên cứu thành công khẩu trang từ vỏ tôm, cua, bột ngô và bã mía… có thể tự phân hủy.

Trải qua nhiều thử nghiệm, anh Chinh cùng các cộng sự lựa chọn chitosan từ vỏ tôm, cua và polymer sinh học PLA từ bột ngô, mía là hai vật liệu chính làm khẩu trang. Chitosan mang hoạt tính kháng khuẩn mạnh vì có thể tác động lên màng tế bào của vi khuẩn, PLA dễ dàng tạo sợi kích thước nano để ngăn giọt bắn.

Hai vật liệu này được nhóm kết hợp để tạo ra một loại vật liệu mới mang đầy đủ những ưu điểm về kháng khuẩn, độ phân hủy, tính an toàn không gây kích ứng da.

Thay vì đưa hai lớp vật liệu riêng biệt vào trong khẩu trang, nhóm sử dụng công nghệ electrospining (điện quay) kết hợp chúng thành một lớp màng nano mới để tận dụng được ưu điểm của chitosan và PLA là thoáng khí.

Công nghệ điện quay lần đầu tiên được áp dụng để chế tạo vật liệu khẩu trang. Tuy nhiên, khi áp dụng công nghệ này, yếu tố quan trọng và khó khăn nhất là xác định tỷ lệ phối trộn chất ban đầu để tạo lớp màng đáp ứng yêu cầu về hoạt tính sinh học, độ bền.

Ngoài ra, trong quá trình thực hiện, đặc tính phân hủy nhanh trong điều kiện ẩm ướt có thể khiến vật liệu dễ tiêu hao khối lượng. Vì thế, nhóm phải bảo quản mẫu vật liệu trong điều kiện nhiệt độ phòng, khô ráo, bổ sung các ion nano bạc để tăng khả năng kháng khuẩn…

Trải qua nhiều bước thử nghiệm tìm tỷ lệ thích hợp để phối trộn, nhóm tổng hợp lớp màng có đường kính sợi vài trăm nanomet, khoảng cách các sợi chỉ khoảng 0,3 micromet. TS Chinh cho biết, kích thước này giúp màng chống lại những giọt bắn, bụi mịn nhỏ hơn 2,5 micromet, diệt vi khuẩn khi bám lên bề mặt.

Kết quả thử nghiệm cho thấy, khả năng kháng khuẩn và lọc bụi mịn của vật liệu hiệu quả tới 99,9%. Vật liệu này không gây kích ứng da, bắt đầu tự phân hủy sau 8 tuần trong điều kiện phòng thí nghiệm.

Theo tác giả, màng có thể phân hủy nhanh hơn trong môi trường tự nhiên, dưới tác động của vi sinh vật. Sau hơn một năm hoàn thiện giai đoạn tạo màng nano, nhóm đang cải tiến độ dày của sản phẩm để tạo thoải mái, không gây bí thở khi sử dụng.