I ricercatori del Rensselaer Polytechnic Institute hanno sviluppato un modo accessibile per rendere le maschere N95 non solo efficaci barriere ai germi, ma anche killer di germi a contatto. Le maschere antivirali e antibatteriche possono potenzialmente essere indossate più a lungo, causando meno rifiuti di plastica poiché le maschere non devono essere sostituite con la stessa frequenza.

Helen Zha, assistente professore di ingegneria chimica e biologica e membro del Center for Biotechnology and Interdisciplinary Studies at Rensselaer (CBIS), ha collaborato con Edmund Palermo, professore associato di scienza e ingegneria dei materiali e membro del Center for Materials, Devices, e Sistemi integrati (cMDIS) a Rensselaer, per combattere le malattie respiratorie infettive e l'inquinamento ambientale con la ricetta perfetta per migliorare le mascherine.

"Questa è stata una sfida multiforme di ingegneria dei materiali con un team di collaboratori grande e diversificato", ha affermato Palermo. "Riteniamo che il lavoro sia un primo passo verso dispositivi di protezione individuale autosterilizzanti di lunga durata, come il respiratore N95. Può aiutare a ridurre la trasmissione di agenti patogeni nell'aria in generale".

In una ricerca pubblicata di recente su ACS Applied Materials &Interfaces , il team ha innestato con successo polimeri antimicrobici ad ampio spettro sui filtri in polipropilene utilizzati nelle maschere facciali N95.

"Gli strati di filtrazione attivi nelle maschere N95 sono molto sensibili alle modificazioni chimiche", ha affermato Zha. "Può renderli peggiori in termini di filtrazione, quindi essenzialmente non si comportano più come gli N95. Sono realizzati in polipropilene, che è difficile da modificare chimicamente. Un'altra sfida è che non si vuole interrompere il finissimo rete di fibre in queste maschere, che potrebbe renderle più difficili da respirare."

Zha e Palermo, insieme ad altri ricercatori del Rensselaer, del Michigan Technological Institute e del Massachusetts Institute of Technology, hanno attaccato in modo covalente polimeri di ammonio quaternario antimicrobici alle superfici delle fibre di tessuti non tessuti in polipropilene utilizzando l'innesto iniziato a raggi ultravioletti (UV). I tessuti sono stati donati da Hills Inc. per gentile concessione dell'allievo di Rensselaer Tim Robson.

"Il processo che abbiamo sviluppato utilizza una chimica davvero semplice per creare questo rivestimento polimerico non lisciviante che può uccidere virus e batteri essenzialmente rompendo il loro strato esterno", ha affermato Zha. "È un metodo molto semplice e potenzialmente scalabile."

Il team ha utilizzato solo luce UV e acetone nel loro processo, che sono ampiamente disponibili, per semplificarne l'implementazione. Inoltre, il processo può essere applicato a filtri in polipropilene già fabbricati, piuttosto che richiederne lo sviluppo di nuovi.

Il team ha riscontrato una diminuzione dell'efficienza di filtrazione quando il processo è stato applicato direttamente allo strato di filtrazione delle maschere N95, ma la soluzione è semplice. L'utente potrebbe indossare una maschera N95 inalterata insieme a un altro strato di polipropilene con il polimero antimicrobico sulla parte superiore. In futuro, i produttori potrebbero realizzare una maschera con il polimero antimicrobico incorporato nello strato superiore.

Grazie a una sovvenzione della National Science Foundation Rapid Response Research (RAPID), Zha e Palermo hanno iniziato la loro ricerca nel 2020 quando le mascherine N95 scarseggiavano.

Gli operatori sanitari stavano persino riutilizzando le mascherine destinate ad essere monouso. Avanti veloce fino al 2022 e le maschere per il viso di tutti i tipi sono ora ampiamente disponibili. Tuttavia, i tassi di COVID sono ancora elevati, la minaccia di un'altra pandemia in futuro è una possibilità concreta e le maschere monouso si stanno accumulando nelle discariche.

"Speriamo di essere dall'altra parte della pandemia di COVID", ha detto Zha. "Ma questo tipo di tecnologia sarà sempre più importante. La minaccia delle malattie causate dai microbi presenti nell'aria non sta scomparendo. È giunto il momento di migliorare le prestazioni e la sostenibilità dei materiali che utilizziamo per proteggerci".

"Collegare gruppi chimici che uccidono virus o batteri a contatto con il polipropilene è una strategia intelligente", ha affermato Shekhar Garde, preside della School of Engineering di Rensselaer. "Data l'abbondanza di polipropilene nella vita quotidiana, forse questa strategia è utile anche in molti altri contesti". + Esplora ulteriormente

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