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Le maschere facciali in nanofibra mantengono l'efficienza di filtrazione dopo il lavaggio

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Con la diffusione globale delle infezioni da coronavirus, i dispositivi di protezione personale, in particolare le maschere facciali igieniche, stanno ricevendo molta attenzione.

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Le maschere sono elementi essenziali per la protezione primaria delle vie respiratorie da virus e batteri che vengono trasmessi attraverso l'aria sotto forma di goccioline.

Le maschere N95 sono attualmente difficili da ottenere, quindi c'è un urgente bisogno di un metodo sicuro per prolungare la loro usabilità attraverso la disinfezione e il riutilizzo con la minima perdita di prestazioni e integrità. La filtrazione del particolato e la permeabilità all'aria sono fattori chiave per determinare le prestazioni durante la pulizia e la disinfezione delle maschere certificate N95. Questo è fondamentale per prevenire le infezioni. L'Università di Shinshu ha un'esperienza di ricerca sui metodi di produzione e sulle applicazioni del "tessuto non tessuto di nanofibre" sin da prima dell'epidemia di coronavirus.

In questo contesto sociale attuale, un gruppo di ricerca guidato dal professor Ick Soo Kim dell'Istituto di Ingegneria delle Fibre dell'Università di Shinshu (IFES) con i dottorandi Sana Ullah e Azeem Ullah e il professor Cha Hyung Joon della POSTECH (professore appositamente invitato dell'IFES) con i dottorandi Jaeyun Lee e Yeonsu Jeong ha esaminato l'efficacia della sterilizzazione delle maschere N95. Hanno esaminato le maschere N95 in tessuto non tessuto non tessuto soffiato fuso disponibili in commercio e le maschere in nanofibra non tessute con filtri N95. Hanno esaminato l'efficienza di filtrazione, il comfort di chi le indossa e il cambio di forma del filtro dopo il lavaggio e la disinfezione. I metodi di prova di disinfezione sono stati spruzzare direttamente l'etanolo al 75% sul filtro della maschera e l'asciugatura ad aria, e immergere il filtro della maschera in soluzione di etanolo al 75% per 5 minuti a 24 ore e lasciarlo asciugare all'aria in modo naturale.

L'efficienza di filtrazione di entrambi i filtri (filtro fuso soffiato e filtro in nanofibra) era del 95% o più prima dell'uso, il che indica che gli organi respiratori di chi lo indossa possono essere efficacemente protetti. I test hanno anche chiarito che l'interno del filtro può essere efficacemente sterilizzato spruzzando etanolo 3 volte o più o immergendolo in una soluzione di etanolo per più di 5 minuti. Tuttavia, quando la maschera è stata riutilizzata dopo la disinfezione con etanolo, l'efficienza di filtrazione del filtro fuso soffiato è scesa al 64%. D'altra parte, il filtro in nanofibra non si è deteriorato nelle prestazioni del filtro anche dopo 10 o più utilizzi.

Il filtro fuso soffiato funziona sul principio della carica elettrostatica per la rimozione del particolato, come nel risultato della spruzzatura di etanolo o dell'immersione della carica elettrostatica sulla superficie del filtro fuso soffiato è stato perso, quindi l'efficienza del filtro fuso soffiato è stata significativamente ridotta. D'altra parte, il meccanismo di filtrazione del filtro in nanofibre è indipendente dalla carica statica e dipende completamente dal diametro dei pori, dalla distribuzione dei pori e dalla morfologia delle nanofibre. Come nel risultato della disinfezione, la morfologia delle nanofibre non è stata influenzata, quindi ha anche mantenuto la sua filtrazione ottimale come prima dell'uso.

Inoltre, il filtro in nanofibra ha una maggiore emissione di calore e di anidride carbonica rispetto al filtro fuso soffiato, e mostra un'eccellente traspirabilità. Allo stesso modo, è stato confermato che il filtro in nanofibra ha una citotossicità inferiore rispetto al filtro fuso soffiato quando è stato effettuato un esperimento di sicurezza con pelle umana e cellule vascolari.

Come già detto, entrambi i filtri a maschera hanno prestazioni di filtraggio simili al momento del primo utilizzo, ma dopo la disinfezione e il riutilizzo, il filtro in nanofibra non presenta un deterioramento delle prestazioni. In altre parole, i filtri in nanofibra possono essere facilmente sterilizzati con etanolo a casa e riutilizzati più volte.

"Questa ricerca è una verifica sperimentale della sicurezza biologica delle maschere in nanofibra e del mantenimento dell'efficienza di filtrazione dopo il lavaggio, che recentemente è diventata un problema", afferma il professor Cha Hyung Joon, che ha co-presieduto la ricerca. Il professor Ick Soo Kim spera che le maschere di nanofibra servano come mezzo di prevenzione nella seconda e terza ondata di infezioni da coronavirus.

I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati online come articolo di copertina sulla rivista accademica internazionale ACS Applied Nano Materials pubblicata dall'American Chemical Society.