Maschere facciali contro il covid-19: quali sono le alternative?

Herminia Soledad Cerda y Meneses (CIQA)

Il M. C. è coordinatore del trasferimento tecnologico presso l’ufficio di trasferimento tecnologico del Centro di ricerca in chimica applicata (CIQA). Contatto: This email address is being protected from spambots. Devi abilitare JavaScript per vederlo.

Negli ultimi mesi, l’uso delle maschere facciali è diventato un argomento molto discusso a causa della pandemia del coronavirus SARS-CoV-2. I timori sullo sviluppo del covid-19, la malattia respiratoria causata dal virus, hanno portato la gente a cercare le maschere, con una conseguente significativa carenza di tali attrezzature per il personale medico e infermieristico.

Le principali organizzazioni sanitarie, tra cui i Centers for Disease Control and Prevention (CDC) e l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), hanno esortato le persone a indossare maschere facciali di tipo medico solo se sono malate, per non trasmettere il virus ad altri, o se sono operatori sanitari.

Le maschere di grado medico includono maschere chirurgiche monouso e maschere o respiratori N95. Le maschere chirurgiche sono utilizzate per bloccare le particelle di grandi dimensioni e le goccioline respiratorie (che sono inviate nell’aria quando qualcuno tossisce o starnutisce) dall’entrare o uscire dalla bocca. I respiratori N95 sono progettati per filtrare il fumo, le piccole particelle e i virus presenti nell’aria.

L’altra alternativa sono le maschere facciali non mediche: comprendono maschere di stoffa riutilizzabili, bandane e sciarpe, e hanno lo stesso scopo di una maschera chirurgica: proteggere dalle grandi particelle e dalle gocce respiratorie. Tuttavia, questo tipo di rivestimento protettivo deve essere pulito tra un uso e l’altro e non è generalmente utilizzato in un ambiente medico.

Attualmente, non ci sono maschere appositamente sviluppate per proteggere dai virus; come detto, le maschere esistenti (N95) funzionano contro la polvere, sono utilizzate per la sicurezza dei lavoratori e forniscono effetti protettivi sulle particelle di polvere.

L’N95, uno degli standard di filtri per maschere più comuni, è pubblicato dal NIOSH (National Institute for Occupational Safety and Health). Le maschere chirurgiche utilizzate negli ospedali sono una classe di prodotti completamente diversa dai respiratori N95, che proteggono l’ambiente operativo dalla contaminazione bloccando le particelle di saliva o le secrezioni respiratorie diffuse nell’ambiente da chi le indossa. Tuttavia, le maschere chirurgiche proteggono anche chi le indossa, in una certa misura, da aerosol o bio-aerosol.

Gli esperti sostengono che le maschere chirurgiche non possono proteggere sufficientemente dai virus e che sarà più efficace scegliere maschere conosciute come N95; anche se hanno un’alta efficienza di filtrazione, sono più spesse delle maschere chirurgiche e piuttosto scomode per l’uso a lungo termine nella vita quotidiana; le maschere N95 rendono difficile la respirazione durante l’uso, e gli utenti sperimentano gravi problemi a causa dell’aumento di temperatura e umidità tra il viso e il tessuto della maschera.

Respiratori N95

Si tratta di un dispositivo di protezione aderente indossato intorno al viso. Quando si dice “respiratore”, di solito si intende il respiratore N95, che prende il nome dal fatto che blocca almeno il 95% delle piccole particelle, compresi i virus. Diverse marche producono respiratori N95, e sono disponibili in diverse misure. Queste sono le maschere che si chiede di conservare per i professionisti del settore medico, quindi si consiglia a tutti di non uscire a comprarle.

I respiratori N95 esistono in due varietà: la prima con una valvola d’aria esterna unidirezionale e la seconda senza (chiamati anche respiratori chirurgici N95). In entrambi i tipi di respiratori, la maschera stessa filtra l’aria che respirate, proteggendovi dai contaminanti trasportati dall’aria. I respiratori con una valvola unidirezionale aiutano a mantenere la maschera fresca e meno soffocante perché l’aria calda che espiri esce più facilmente.

Tuttavia, secondo il CDC, ciò significa che i respiratori con valvola permettono anche all’aria non filtrata di uscire e diffondersi nell’aria intorno a te. Quanto sopra è di solito solo una preoccupazione in ambienti sterili, come una sala operatoria, ma ha portato alcune città a vietare l’uso di respiratori N95 con una valvola nel tentativo di fermare la diffusione del covid-19.

Una maschera chirurgica è un respiratore N95?

No, le maschere chirurgiche non sono progettate per essere utilizzate come respiratori particolati e non forniscono la stessa protezione respiratoria di un respiratore N95. Le maschere chirurgiche forniscono una protezione barriera contro le goccioline, comprese le particelle respiratorie di grandi dimensioni. La maggior parte delle maschere chirurgiche non filtrano efficacemente le piccole particelle dall’aria e non impediscono la perdita intorno al bordo della maschera quando l’utente inala.

Le maschere chirurgiche saranno facili da identificare associandole a quelle usate dal dentista. I professionisti della salute li usano per evitare schizzi di liquidi in bocca; sono larghi e permettono l’ingresso di particelle trasportate dall’aria. In alcuni paesi asiatici, la gente spesso indossa maschere per proteggersi dallo smog e dalle malattie respiratorie, ma queste maschere non sono progettate per bloccare le piccole particelle nell’aria. Ancora una volta, lo scopo principale di una mascherina chirurgica è quello di evitare che il fluido dallo starnuto o dalla tosse di una persona infetta entri nella tua bocca o nel tuo naso; indossarne una può proteggerti dall’ammalarti se sei a stretto contatto con qualcuno che è infetto e può anche aiutarti a prevenire la trasmissione della tua malattia a qualcun altro, quindi è pratica comune per i professionisti medici indossarle intorno ai pazienti malati.

Coperture per il viso

Infine, ci riferiremo alle coperture per il viso che hanno lo scopo di proteggervi allo stesso modo delle maschere chirurgiche monouso, bloccando le grandi particelle e le goccioline respiratorie comunemente usate tra la popolazione. Questi schermi facciali dovrebbero coprire il naso e la bocca, e possono essere fatti di una varietà di tessuti, tra cui cotone, seta o lino. Devono essere lavati tra un uso e l’altro in acqua calda e asciugati a calore elevato in un essiccatore per uccidere qualsiasi batterio o virus che possa infettarli. Il CDC dice che bisogna lavarsi le mani prima e dopo aver maneggiato la copertura del viso perché potrebbe avere virus o batteri nocivi sulla sua superficie. Inoltre non dovresti toccarti il viso o coprirti il viso mentre lo indossi in pubblico.

Per quanto riguarda la protezione di te stesso e degli altri dal coronavirus, ci sono alcuni dati promettenti che mostrano che le coperture per il viso, comprese tutte le maschere di tipo medico o fatte in casa, possono aiutare a contenere la diffusione del virus. Una ricerca preliminare dell’Università di Edimburgo, pubblicata il 21 maggio 2020, suggerisce che le coperture facciali riducono la distanza in avanti percorsa dall’espirazione di una persona di oltre il 90%, indicando quanto lontano viaggia il suo respiro dopo che lascia la bocca o il naso.

Tuttavia, getti d’aria possono ancora sfuggire ai lati e alla schiena, soprattutto, quando si tossisce o si ansima. Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che solo le maschere con un sigillo ermetico intorno al viso impediscono la diffusione di particelle fluide che portano un virus. Eppure, questa è una buona notizia su come l’uso diffuso di coperture per il viso può aiutarci a rallentare la diffusione del nuovo coronavirus.

Per quanto riguarda i dispositivi di protezione richiesti per il personale medico, come alternative al respiratore N95, si stanno sviluppando dispositivi che utilizzano nuove tecnologie, che, anche se non tutti sono stati necessariamente sviluppati per questo scopo, osservando la necessità derivante dalla pandemia di covid-19, i ricercatori hanno sollevato il loro utilizzo per questo scopo.

Nel caso del Center for Research in Applied Chemistry (CIQA) questa non è stata l’eccezione, e vari gruppi di ricerca hanno promosso sia l’applicazione di tecniche esistenti nello stato dell’arte che i propri sviluppi per generare alcune alternative; di seguito, due proposte del CIQA saranno brevemente menzionate.

Uso di nanofibre e nanocompositi

Uno dei suoi gruppi di ricerca sta considerando l’uso di nanofibre per la fabbricazione di maschere facciali: grazie all’alta densità di questo tipo di materiale, la fibra impedisce meccanicamente l’accesso dei virus. L’uso di filtri composti da fibre di dimensioni nano è efficace al 99,9% nel fermare i virus ed è molto comodo in termini di utilizzo. Con un tessuto non tessuto sottile, le maschere facciali potrebbero avere un rivestimento in nanofibre molto leggero che potrebbe soddisfare pienamente le aspettative dell’utente per la sua struttura e morfologia flessibile, permettendo all’umidità di passare facilmente. Una maschera che include una membrana o un filtro in nanofibra potrebbe persino superare il respiratore N95 raggiungendo un’efficienza di filtrazione del 99,99%.

Le nanofibre possono migliorare notevolmente le prestazioni della capacità dei media filtranti di rimuovere le particelle dai flussi d’aria; potrebbero essere gli elementi chiave per i materiali filtranti nelle maschere facciali o nei respiratori, perché le nanofibre hanno un’area superficiale molto alta per unità di massa che migliora l’efficienza di cattura e altri fenomeni dipendenti dall’area superficiale che possono essere manipolati sulle superfici delle fibre (come la catalisi o lo scambio ionico).

Il tessuto in nanofibre potrebbe essere fabbricato con la tecnica dell’elettrofilatura con un diametro compreso tra 20-400 nm e una dimensione dei pori di 30-500 nm, da una soluzione del polimero o di miscele di polimeri, per essere utilizzato il tessuto come filtro per formare uno degli strati delle cosiddette maschere a tre strati.

Un’altra proposta sviluppata al CIQA riguarda l’uso di nanocompositi per la fabbricazione di tessuti. La tecnologia consiste nella fabbricazione di un concentrato di nanoparticelle di rame e silice mediante estrusione assistita da ultrasuoni, che una volta diluito formerà un nanocomposito; questo sarà utilizzato per fabbricare filamenti tessili con attività antivirale da utilizzare nella fabbricazione di copri bocca.

L’alto grado di dispersione delle nanoparticelle permette la massima esposizione sulla superficie del filamento e, quindi, una maggiore attività antivirale. Questa tecnologia è stata sviluppata e brevettata da CIQA (MX323756 e MX/a/2014/015586), ed è rivolta all’industria della lavorazione dei polimeri, tessile e biomedica, che generano prodotti che richiedono la caratteristica di protezione antivirale, antimicotica e antimicrobica.

La tecnologia è stata testata su fibre tessili caricate con nanoparticelle di rame e argento in concentrazioni di 0,05, 0,5 e 5% w/w a contatto con batteri Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa, dando risultati soddisfacenti nell’inibizione della crescita al cento per cento dopo poche ore. Inoltre, attualmente, il gruppo di ricerca sta testando la sua proprietà di inibizione in campioni di coronavirus. Tra i vantaggi evidenziati da questa proposta c’è quello di fornire all’utilizzatore della maschera una protezione fisica e chimica, che la maschera sia lavabile e riutilizzabile, e che sia capace di inattivare il virus.

Oltre a queste due proposte presentate, il CIQA ha altre tecnologie che, in qualche modo, stanno cercando di essere applicate intorno alle applicazioni legate alle maschere o al loro uso in dispositivi di protezione per il personale medico e il settore sanitario, che potrebbero essere presentate specificamente in un’altra occasione.

Citazioni

Rengasamy,S., B.C.Eimer, e R.E.Shaffer. (2009) Prestazioni di filtrazione delle maschere chirurgiche FDA-Cleared. Journal International Society Respiratory Protection 26; 54-70.

https://www.cnet.com/health/face-masks-n95-masks-which-protect-against-coronavirus/

References

Roberts, Caroline. “Coperture per il viso, maschere N95 e maschere chirurgiche: a chi servono e come usarle.”

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