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#Tendenze
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Il MIT progetta una maschera facciale COVID riscaldata per filtrare e disattivare i coronavirus
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La maschera riutilizzabile comprenderebbe una rete di rame riscaldata alimentata da una batteria e circondata da neoprene isolante.
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Le maschere facciali si sono dimostrate efficaci nel filtrare virus come il virus SARS-CoV-2, riducendo così il rischio di infezione. Un team di ricercatori del MIT spera ora di fare un passo avanti e di creare una maschera che inattivi i virus con il calore.
I ricercatori mirano a costruire maschere che incorporano una rete di rame riscaldata. Come la persona che indossa la maschera respira dentro e fuori, l'aria scorre ripetutamente attraverso la maglia, e le eventuali particelle virali nell'aria sono rallentate e inattivate dalla maglia e dalle alte temperature. Una maschera di questo tipo potrebbe essere utile per gli operatori sanitari, dicono i ricercatori, così come per i membri del pubblico in situazioni in cui la distanza sociale sarebbe difficile da raggiungere, come ad esempio un autobus affollato.
"Questo è un concetto di maschera completamente nuovo, in quanto non blocca principalmente il virus. In realtà lascia passare il virus attraverso la maschera, ma lo rallenta e lo inattiva", dice Michael Strano, il professore di Ingegneria Chimica del MIT, Carbon P. Dubbs.
I ricercatori hanno iniziato a costruire prototipi e sperano di iniziare presto a testarli. Hanno descritto il nuovo concetto e il nuovo design in un articolo che hanno postato su bioRxiv, un server di prestampa online, e hanno anche sottoposto il lavoro a una rivista peer-reviewed.
Strano è l'autore principale dell'articolo, e lo studente laureato del MIT Samuel Faucher è l'autore principale. Tra gli altri autori figurano gli studenti laureati del MIT Daniel Lundberg, Xinyao Liang e Xiaojia Jin; la studentessa universitaria Rosalie Phillips; il postdoc Dorsa Parviz; e Jacopo Buongiorno, professore della TEPCO di Scienze e Ingegneria Nucleare al MIT.
Inattivazione dei virus
Strano e Buongiorno hanno iniziato ad esplorare concetti per nuovi tipi di maschere facciali nel mese di marzo, poco dopo che il MIT ha avviato le operazioni di ricerca nel campus. Hanno iniziato scavando tra i rapporti scientifici esistenti su diversi tipi di maschere, e non hanno trovato alcuna maschera che sia progettata principalmente per uccidere i virus attraverso il riscaldamento.
"Le maschere che indossiamo ora sono progettate per catturare parte del virus. Offrono protezione, ma nessuno pensa davvero di disattivare il virus e sterilizzare l'aria". Questo mi ha sorpreso", dice Strano.
Il team si è messo a progettare una maschera che uccidesse i virus con il calore. Decisero di usare la rete di rame come elemento riscaldante e di cattura, ed eseguirono alcuni modelli matematici per determinare l'intervallo di temperatura ottimale che avrebbero dovuto raggiungere per uccidere i coronavirus che fluivano verso l'interno o verso l'esterno dalla respirazione naturale.
"La stragrande maggioranza delle maschere oggi funziona per filtrazione, filtrando le particelle in base alle dimensioni o alla carica elettrica", dice Faucher. "Questa maschera si basa su un meccanismo diverso e funziona principalmente per inattivazione termica"
I ricercatori hanno calcolato quanto rapidamente i coronavirus si degradano a diverse temperature e condizioni di intrappolamento, e hanno scoperto che una temperatura di circa 90 gradi Celsius potrebbe raggiungere una riduzione tra mille e milioni di volte delle particelle virali, a seconda della dimensione finale della maschera. Hanno anche dimostrato che la temperatura può essere raggiunta facendo passare una corrente elettrica attraverso una rete di rame spessa 0,1 millimetri o un riscaldatore termoelettrico, alimentato da una piccola batteria. I prototipi attuali includono una batteria da 9 volt, che fornirebbe energia sufficiente per riscaldare la maschera per alcune ore e raffredderebbe l'aria prima che venga inalata.
"Naturalmente, dobbiamo essere consapevoli della sicurezza e del comfort di chi usa la maschera", dice Faucher. "L'aria sarà raffreddata dopo l'inattivazione virale per rendere la maschera confortevole e sicura da usare"
I ricercatori sono stati in grado di migliorare l'efficienza della disattivazione del virus sfruttando il respiro per creare un tipo di reattore noto come reattore a flusso inverso. Mentre la persona che indossa la maschera inspira ed espira, il flusso d'aria si inverte continuamente, permettendo a qualsiasi virus nella maschera di passare sopra la rete molte volte e rendendo più probabile la loro disattivazione. L'aria purificata esce dalle prese d'aria su entrambi i lati della maschera.
"Questo design significa che si può indossare una piccola maschera, qualcosa che si adatta al viso, ma il virus può passare molto più tempo a disattivarsi che senza il design del reattore a flusso inverso", dice Strano.
La rete di rame è circondata da neoprene, un materiale isolante che impedisce che l'esterno della maschera diventi troppo caldo per essere indossato.
"Raggiungere la temperatura per l'inattivazione dei virus isolando termicamente il volto della persona e garantendo un'inalazione di aria fresca accettabile è stata una sfida interessante per il trasferimento del calore, che abbiamo risolto con l'isolamento in neoprene e il riscaldamento rigenerativo", dice Buongiorno.
"Tecnologia migliore"
I respiratori N95, le maschere chirurgiche e le maschere di stoffa sono efficaci e dovrebbero essere usati durante la pandemia come indicato, dice Strano, ma un potenziale vantaggio delle maschere riscaldate è che, poiché uccidono il virus, non hanno bisogno di essere decontaminate o gettate via dopo l'uso. Inoltre, possono offrire una protezione extra eliminando il virus piuttosto che limitarsi a filtrarlo.
"Quello che dimostriamo è che è possibile indossare qualcosa sul viso che non sia troppo ingombrante, che possa effettivamente permettere di respirare aria sterile dal punto di vista medico", dice Strano. La prospettiva di poter respirare aria sterile e respirare aria sterile, proteggendo le persone che ti circondano e proteggendo te stesso, è solo il passo successivo". È una tecnologia migliore"
Le maschere riscaldate sarebbero più costose delle maschere di stoffa o delle maschere chirurgiche, ma possono essere utili in situazioni in cui il rischio di esposizione è elevato e il costo è meno preoccupante, dicono i ricercatori. Hanno presentato una domanda di brevetto per il loro design di maschere, e hanno intenzione di iniziare a testare i prototipi al MIT con i loro collaboratori.
La ricerca è stata finanziata nell'ambito di un progetto sponsorizzato dall'Office of Naval Research