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De Maio F, Rosa E, Perini G, Augello A, Niccolini B, Ciaiola F, Santarelli G, Sciandra F, Bozzi M, Sanguinetti M, Sali M, De Spirito M, Delogu G, Palmieri V, Papi M. 3D-printed graphene polylactic acid devices resistant to SARS-CoV-2: Sunlight-mediated sterilization of additive manufactured objects. CARBON 2022; 194:34-41. [PMID: 35313599 PMCID: PMC8926154 DOI: 10.1016/j.carbon.2022.03.036] [Citation(s) in RCA: 3] [Impact Index Per Article: 1.5] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 01/01/2022] [Revised: 02/21/2022] [Accepted: 03/14/2022] [Indexed: 05/24/2023]
Abstract
Additive manufacturing has played a crucial role in the COVID-19 global emergency allowing for rapid production of medical devices, indispensable tools for hospitals, or personal protection equipment. However, medical devices, especially in nosocomial environments, represent high touch surfaces prone to viral infection and currently used filaments for 3D printing can't inhibit transmission of virus [1]. Graphene-family materials are capable of reinforcing mechanical, optical and thermal properties of 3D printed constructs. In particular, graphene can adsorb near-infrared light with high efficiency. Here we demonstrate that the addition of graphene nanoplatelets to PLA filaments (PLA-G) allows the creation of 3D-printed devices that can be sterilized by near-infrared light exposure at power density analog to sunlight. This method has been used to kill SARS-CoV-2 viral particles on the surface of 3D printed PLA-G by 3 min of exposure. 3D-printed PLA-G is highly biocompatible and can represent the ideal material for the production of sterilizable personal protective equipment and daily life objects intended for multiple users.
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Affiliation(s)
- Flavio De Maio
- Dipartimento di Scienze di Laboratorio e Infettivologiche, Fondazione Policlinico Universitario "A. Gemelli" IRCSS, Largo A. Gemelli, 8 00168, Rome, Italy
- Dipartimento di Scienze biotecnologiche di base, cliniche intensivologiche e perioperatorie - Sezione di Microbiologia, Università Cattolica del Sacro Cuore, Rome, Largo Francesco Vito 1, 00168, Italy
| | - Enrico Rosa
- Dipartimento di Neuroscienze, Università Cattolica del Sacro Cuore, Rome, Largo Francesco Vito 1, 00168, Italy
| | - Giordano Perini
- Dipartimento di Neuroscienze, Università Cattolica del Sacro Cuore, Rome, Largo Francesco Vito 1, 00168, Italy
- Fondazione Policlinico Universitario "A. Gemelli" IRCSS, Largo A. Gemelli, 8 00168, Rome, Italy
| | - Alberto Augello
- Dipartimento di Neuroscienze, Università Cattolica del Sacro Cuore, Rome, Largo Francesco Vito 1, 00168, Italy
- Fondazione Policlinico Universitario "A. Gemelli" IRCSS, Largo A. Gemelli, 8 00168, Rome, Italy
| | - Benedetta Niccolini
- Dipartimento di Neuroscienze, Università Cattolica del Sacro Cuore, Rome, Largo Francesco Vito 1, 00168, Italy
- Fondazione Policlinico Universitario "A. Gemelli" IRCSS, Largo A. Gemelli, 8 00168, Rome, Italy
| | - Francesca Ciaiola
- Dipartimento di Neuroscienze, Università Cattolica del Sacro Cuore, Rome, Largo Francesco Vito 1, 00168, Italy
| | - Giulia Santarelli
- Dipartimento di Scienze biotecnologiche di base, cliniche intensivologiche e perioperatorie - Sezione di Microbiologia, Università Cattolica del Sacro Cuore, Rome, Largo Francesco Vito 1, 00168, Italy
| | - Francesca Sciandra
- Istituto di Scienze e Tecnologie Chimiche "Giulio Natta", (SCITEC)-CNR, Roma, Italy
| | - Manuela Bozzi
- Dipartimento di Scienze Biotecnologiche di Base, Cliniche Intensivologiche e Perioperatorie, Sezione di Biochimica e Biochimica Clinica, Università Cattolica del Sacro Cuore, Rome, Italy
| | - Maurizio Sanguinetti
- Dipartimento di Scienze di Laboratorio e Infettivologiche, Fondazione Policlinico Universitario "A. Gemelli" IRCSS, Largo A. Gemelli, 8 00168, Rome, Italy
- Dipartimento di Scienze biotecnologiche di base, cliniche intensivologiche e perioperatorie - Sezione di Microbiologia, Università Cattolica del Sacro Cuore, Rome, Largo Francesco Vito 1, 00168, Italy
| | - Michela Sali
- Dipartimento di Scienze di Laboratorio e Infettivologiche, Fondazione Policlinico Universitario "A. Gemelli" IRCSS, Largo A. Gemelli, 8 00168, Rome, Italy
- Dipartimento di Scienze biotecnologiche di base, cliniche intensivologiche e perioperatorie - Sezione di Microbiologia, Università Cattolica del Sacro Cuore, Rome, Largo Francesco Vito 1, 00168, Italy
| | - Marco De Spirito
- Dipartimento di Neuroscienze, Università Cattolica del Sacro Cuore, Rome, Largo Francesco Vito 1, 00168, Italy
- Fondazione Policlinico Universitario "A. Gemelli" IRCSS, Largo A. Gemelli, 8 00168, Rome, Italy
| | - Giovanni Delogu
- Dipartimento di Scienze biotecnologiche di base, cliniche intensivologiche e perioperatorie - Sezione di Microbiologia, Università Cattolica del Sacro Cuore, Rome, Largo Francesco Vito 1, 00168, Italy
- Mater Olbia Hospital, Olbia, Italy
| | - Valentina Palmieri
- Dipartimento di Neuroscienze, Università Cattolica del Sacro Cuore, Rome, Largo Francesco Vito 1, 00168, Italy
- Fondazione Policlinico Universitario "A. Gemelli" IRCSS, Largo A. Gemelli, 8 00168, Rome, Italy
- Istituto dei Sistemi Complessi, CNR, Via dei Taurini 19, 00185, Rome, Italy
| | - Massimiliano Papi
- Dipartimento di Neuroscienze, Università Cattolica del Sacro Cuore, Rome, Largo Francesco Vito 1, 00168, Italy
- Fondazione Policlinico Universitario "A. Gemelli" IRCSS, Largo A. Gemelli, 8 00168, Rome, Italy
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