Covid-19: έρευνα για νέα τεχνολογία μάσκας αυτο-απολυμαντικής

Μελέτες έχουν δείξει ότι οι μάσκες μειώνουν τα ποσοστά εξάπλωσης και λοίμωξης του κορoνοϊού.
Η αυξημένη ζήτηση, σε συνδυασμό με τις ελλείψεις, έχουν εκτινάξει, σε κάποιες περιπτώσεις, τις τιμές τους. Η εταιρεία ανάλυσης ιατρικής τεχνολογίας 
Life Science Intelligence εκτιμά ότι οι παγκόσμιες πωλήσεις μασκών και αναπνευστικών συσκευών θα υπερβούν τις εκτιμήσεις προ πανδημίας κατά 211% και 305%, αντίστοιχα, ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο θα εξαπλώνεται ο ιός COVID-19.

Ακόμη και πριν από την πανδημία, ερευνητές και κατασκευαστές από όλο τον κόσμο προσπαθούσαν να δημιουργήσουν επαναχρησιμοποιήσιμες μάσκες που φιλτράρουν και καταστρέφουν βακτήρια και ιούς. Ορισμένες αντιμικροβιακές μάσκες που κυκλοφορούν ήδη στην αγορά χρησιμοποιούν φίλτρα με έγχυση χαλκού και νανο-υφάσματα, τα οποία είναι κατασκευασμένα με μικροσκοπικά σωματίδια.

Ο χαλκός έχει φυσικές αντιμικροβιακές ιδιότητες και μπορεί να «σκοτώσει» τον κορονοϊό μέσα σε τέσσερις ώρες. Τα θετικά φορτισμένα ιόντα χαλκού προσελκύουν και παγιδεύουν βακτήρια και τους περισσότερους ιούς, οι οποίοι φορτίζονται αρνητικά. Στη συνέχεια, τα ιόντα χαλκού διεισδύουν στα μικρόβια και καταστρέφουν την ικανότητά τους να αντιγράφονται, μειώνοντας σημαντικά τον αριθμό των μολυσματικών σωματιδίων που μπορεί να περάσουν από τους πόρους της μάσκας. Τα ιόντα αργύρου και ψευδαργύρου, που χρησιμοποιούνται επίσης σε ορισμένες μάσκες, εξουδετερώνουν τα μικρόβια με παρόμοιο τρόπο.

Δεν αρκεί όμως μόνο ένα αντιμικροβιακό στρώμα ή μια επίστρωση. «Αν κάποιος φτερνιστεί ή βήξει, η μάσκα θα πρέπει να παραμείνει στην θέση της. Επομένως, πρέπει να ξέρετε αν ο χαλκός ή άλλες χημικά ενισχυμένες μάσκες έχουν την ίδια ικανότητα με μια μάσκα N95 να μπλοκάρει και ότι έχει επαρκή στρώματα που θα αποτρέψουν τη διέλευση σταγονιδίων ή αερομεταφερόμενων σωματιδίων», εξηγεί ο Carl Fichtenbaum, καθηγητής μολυσματικών ασθενειών στο Πανεπιστήμιο του Σινσινάτι.

Οι μάσκες που χρησιμοποιούν τεχνολογία χαλκού ποικίλλουν σε μεγάλο βαθμό από άποψη αποτελεσματικότητας, κόστους και ανθεκτικότητας, καθώς κάποιες προορίζονται για νοσηλευτική χρήση ενώ άλλες είναι λίγο καλύτερες από τις υφασμάτινες. «Το μέγεθος του ιού, το επίπεδο μολυσματικότητας και οι χημικές ιδιότητες ποικίλλουν και επηρεάζουν την αποτελεσματικότητα των μασκών», προσθέτει ο Fichtenbaum.





Μάσκες που αυτο-απολυμαίνονται

Η πανδημία έχει επίσης ωθήσει πανεπιστήμια από όλο τον κόσμο να εντείνουν την έρευνα για τη νέα τεχνολογία μάσκας, κυρίως μέσω της ενσωμάτωσης αντιιικών χημικών ουσιών ή της διαφοροποίησης τεχνικών φιλτραρίσματος νερού.

Ο Jiaxing Huang,καθηγητής Επιστήμης και Μηχανικής Υλικών στο Πανεπιστήμιο Northwestern αναζητά έναν φθηνό τρόπο ενσωμάτωσης χημικών ουσιών που παραδοσιακά βρίσκονται σε προϊόντα υγιεινής και τα οποία είναι γνωστό ότι απενεργοποιούν ένα ευρύ φάσμα ιών. «Θα πρέπει να αναπτύξουμε μάσκες οι οποίες δεν θα επιτρέπουν στα χημικά να εισέρχονται στους πνεύμονες με την αναπνοή, αλλά θα πρέπει να εξέρχονται με την εκπνοή. Αυτή είναι η πρόκληση της επιστήμης», εξηγεί ο Huang.

Εν τω μεταξύ, Ισραηλινοί ερευνητές δοκιμάζουν μια παρόμοια προσέγγιση στο Ιατρικό Κέντρο Galilee. Ο καθηγητής μηχανολόγων μηχανικών Eyal Zussman του Τεχνολογικού Ινστιτούτου Technion του Ισραήλ και η ομάδα του, ανέπτυξαν κι εκτύπωσαν τρισδιάστατα ένα αυτοκόλλητο ινών σε νανοκλίμακα, επικαλυμμένο με αντισηπτικά που παγιδεύουν σωματίδια και εξουδετερώνουν ιούς που βρίσκονται μέσα σε σταγονίδια και που προσγειώνονται στη μάσκα. Το αυτοκόλλητο αυτό προσκολλάται σε μια παραδοσιακή μάσκα για μεγαλύτερη προστασία.

Άλλοι ερευνητές βρίσκουν τρόπους να εφαρμόσουν την τεχνολογία καθαρισμού νερού στη διήθηση αέρα. Ο Chris Arnusch, καθηγητής έρευνας νερού στο Πανεπιστήμιο Ben Gurion (BGU) στο Ισραήλ, πέρασε πέντε χρόνια αναπτύσσοντας πορώδεις μεμβράνες γραφενίου με αντιμικροβιακές και αντιιικές ιδιότητες για τον καθαρισμό του νερού. Τώρα, προσπαθεί να χρησιμοποιήσει την τεχνολογία αυτή στις μάσκες ή σε φίλτρα αέρα. Το καθαρό γραφένιο είναι ένα στρώμα γραφίτη, απίστευτα ισχυρό και αποτελεί πολύ καλό αγωγό ηλεκτρισμού.

Ο Arnusch αναπτύσσει μια μορφή γραφενίου με αφρό για τα φίλτρα του, εκπαιδεύοντας ένα λέιζερ σε πλαστικές επιφάνειες. Η έρευνα χρηματοδοτείται από το πανεπιστήμιο και την ισραηλινή κυβέρνηση, ενώ ξεκίνησε μια συνεργασία με ένα startupγια την παραγωγή αυτού και άλλων προϊόντων.

«Στην περίπτωση των φίλτρων νερού, οι πόροι είναι μεγαλύτεροι από τα βακτήρια και τους ιούς. Αλλά όταν ηλεκτρίζεις την επιφάνεια στο νερό, σκοτώνει τα βακτήρια και τους ιούς καθώς αυτά περνούν. Προσπαθώ να δω αν λειτουργεί και στον αέρα. Μόλις αποδειχθεί, θα πρέπει απλώς να το προσαρμόσουμε σε μάσκα ή σε φίλτρο αέρα», εξηγεί ο Arnusch.

Ερευνητές του Πολυτεχνείου του Χονγκ Κονγκ χρησιμοποιούν το ίδιο υλικό σε χειρουργικές μάσκες μίας χρήσης για να τους δώσουν αυτοαποστειρωτικές και υδατοαπωθητικές ιδιότητες.

Στο Πανεπιστήμιο του Σινσινάτι, ερευνητές αναπτύσσουν φίλτρα μάσκας προσαρμόζοντας την τεχνολογία φιλτραρίσματος νερού στον αέρα. Το έργο περιλαμβάνει την ενσωμάτωση ενός θερμαντήρα νανοσωλήνων άνθρακα σε ένα ύφασμα κατασκευασμένο από νανοσωλήνες άνθρακα και πολυμερείς ίνες. Οι μικρές διάμετροι των νανοσωλήνων και η συλλογική μεγάλη επιφάνεια μπορούν να διαχωρίσουν αποτελεσματικά τα μικρόβια, ενώ η θέρμανση του άνθρακα θα μπορούσε να τα σκοτώσει. Έχοντας εφαρμόσει επιτυχώς αυτήν την τεχνική θερμαντήρα νανοσωλήνων άνθρακα στη βιομηχανία καθαρισμού νερού, η ομάδα προσπαθεί να τη χρησιμοποιήσει για να φιλτράρει τον αέρα, με την υποστήριξη του Αμερικανικού Ινστιτούτου για την Ασφάλεια και την Υγεία της Εργασίας.



Στην καταπολέμηση του Covid-19, ακόμη και οι πιο αποτελεσματικές μάσκες πρέπει να λειτουργούν σε συνδυασμό με άλλα προστατευτικά μέτρα, όπως η απόσταση ασφαλείας και το συχνό πλύσιμο των χεριών.

«Φυσικά όλα αυτά θα πρέπει να δοκιμαστούν σε πραγματικό περιβάλλον για να δούμε αν είναι αποτελεσματικά.
Έχουν ήδη γίνει δοκιμές σε πολλές μάσκες, με διαφορετικά αποτελέσματα γιατί δεν είναι όλοι οι ιοί ίδιοι», καταλήγει ο Fichtenbaum







ΠΗΓΗ:  ΕΡΤ
FastCompany