Nella pandemia, le persone indossano maschere per rispettare e proteggere gli altri, non solo per proteggere se stessi, dice un team di ricercatori della Northwestern University.

Con questo in testa, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo concetto per una maschera che mira a rendere meno contagioso chi lo indossa. L'idea centrale, che ha ricevuto il sostegno della National Science Foundation attraverso una sovvenzione RAPID, è modificare i tessuti delle maschere con prodotti chimici antivirali in grado di disinfettare l'espirazione, goccioline respiratorie fuoriuscite.

Simulando l'inalazione, espirazione, tossisce e starnutisce in laboratorio, i ricercatori hanno scoperto che i tessuti non tessuti utilizzati nella maggior parte delle maschere funzionano bene per dimostrare il concetto. Una salviettina che non lascia pelucchi con appena il 19% di densità della fibra, Per esempio, sterilizzato fino all'82% delle goccioline respiratorie fuoriuscite in volume. Tali tessuti non rendono più difficile la respirazione, e le sostanze chimiche sulla maschera non si sono staccate durante gli esperimenti di inalazione simulata.

La ricerca sarà pubblicata il 29 ottobre sulla rivista Questione .

L'importanza di proteggere gli altri

"Le mascherine sono forse il componente più importante dei dispositivi di protezione individuale (DPI) necessari per combattere una pandemia, ", ha affermato Jiaxing Huang della Northwestern, che ha condotto lo studio. "Ci siamo subito resi conto che una maschera non solo protegge la persona che la indossa, ma cosa molto più importante, protegge gli altri dall'essere esposti alle goccioline (e ai germi) rilasciate da chi lo indossa.

"Sembra che ci sia un po' di confusione sull'uso della maschera, poiché alcune persone pensano di non aver bisogno di protezione personale, "Ha aggiunto Huang. "Forse dovremmo chiamarlo attrezzature per la salute pubblica (PHE) invece di DPI".

Huang è professore di scienza e ingegneria dei materiali alla McCormick School of Engineering della Northwestern. Lo studente laureato Haiyue Huang e il borsista post-dottorato Hun Park, entrambi i membri del laboratorio di Huang, sono co-primi autori del documento.

"Dove c'è un focolaio di malattie respiratorie infettive, il controllo della fonte è più efficace nel prevenire la diffusione virale, " ha detto Haiyue Huang, un vincitore della borsa di studio Ryan 2020. "Dopo aver lasciato la fonte, le goccioline respiratorie diventano più diffuse e più difficili da controllare".

L'obiettivo e i risultati

Sebbene le maschere possano bloccare o reindirizzare le goccioline respiratorie espirate, molte goccioline (e i loro virus incorporati) sfuggono ancora. Da li, le goccioline cariche di virus possono infettare direttamente un'altra persona o atterrare su superfici per infettare indirettamente altre persone. Il team di Huang mirava ad alterare chimicamente le goccioline di fuga per rendere i virus inattivati ​​più rapidamente.

Per realizzare questo, Huang ha cercato di progettare un tessuto per maschere che:(1) non rendesse più difficile la respirazione, (2) Può caricare agenti antivirali molecolari come ioni acidi e metallici che possono dissolversi facilmente in goccioline sfuggite, e (3) non contengono sostanze chimiche volatili o materiali facilmente staccabili che potrebbero essere inalati da chi li indossa.

Dopo aver eseguito più esperimenti, Huang e il suo team hanno selezionato due noti prodotti chimici antivirali:acido fosforico e sale di rame. Queste sostanze chimiche non volatili erano attraenti perché nessuna delle due può essere vaporizzata e quindi potenzialmente inalata. Ed entrambi creano un ambiente chimico locale sfavorevole per i virus.

"Le strutture virali sono in realtà molto delicate e fragili, '", ha detto Huang. "Se una qualsiasi parte del virus non funziona correttamente, poi perde la capacità di infettare."

Il team di Huang ha sviluppato uno strato di polianilina polimerica conduttrice sulla superficie delle fibre del tessuto della maschera. Il materiale aderisce fortemente alle fibre, fungendo da serbatoi per acidi e sali di rame. I ricercatori hanno scoperto che anche i tessuti sfusi con densità di imballaggio a bassa fibra di circa l'11%, come garze mediche, ancora alterato il 28% delle goccioline respiratorie espirate in volume. Per i tessuti più stretti, come salviette che non lasciano pelucchi (il tipo di tessuto tipicamente utilizzato in laboratorio per la pulizia), L'82% delle goccioline respiratorie è stato modificato.

Huang spera che il lavoro attuale fornisca una base scientifica per altri ricercatori, soprattutto in altre parti del mondo, sviluppare le proprie versioni di questa strategia di modulazione chimica e testarla ulteriormente con campioni virali o anche con pazienti.

"La nostra ricerca è diventata una conoscenza aperta, e ci piacerebbe vedere più persone unirsi a questo sforzo per sviluppare strumenti per rafforzare le risposte di salute pubblica, " Huang ha detto. "Il lavoro viene svolto quasi interamente in laboratorio durante la chiusura del campus. Speriamo di mostrare ai ricercatori nel lato non biologico della scienza e dell'ingegneria e a quelli senza molte risorse o connessioni che possono anche contribuire con la loro energia e talento".