Un mejor tipo de máscara facial: los investigadores desarrollan máscaras para matar virus

Por Rensselaer Polytechnic Institute 1 de julio de 2022

Los investigadores han desarrollado máscaras antivirales N95 que potencialmente se pueden usar por más tiempo, lo que reduce el desperdicio.

Investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer han creado un método práctico para producir máscaras faciales N95 que son excelentes barreras contra los gérmenes y asesinos de gérmenes por contacto. Las máscaras antivirales y antibacterianas se pueden usar durante períodos de tiempo más largos, lo que resultaría en menos desperdicio de plástico ya que no sería necesario reemplazar las máscaras con tanta frecuencia.

Para combatir las enfermedades respiratorias infecciosas y la contaminación ambiental, Helen Zha, profesora asistente de ingeniería química y biológica y miembro del Centro de Biotecnología y Estudios Interdisciplinarios de Rensselaer (CBIS), trabajó con Edmund Palermo, profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales. y miembro del Centro de Materiales, Dispositivos y Sistemas Integrados (cMDIS) en Rensselaer.

"Este fue un desafío de ingeniería de materiales multifacético con un gran y diverso equipo de colaboradores", dijo Palermo. "Creemos que el trabajo es el primer paso hacia equipos de protección personal autoesterilizables de mayor duración, como el respirador N95. Puede ayudar a reducir la transmisión de patógenos en el aire en general".

Los investigadores injertaron con éxito polímeros antimicrobianos de amplio espectro en los filtros de polipropileno utilizados en las mascarillas N95, según el estudio que se publicó recientemente en Applied ACS Materials and Interfaces.

Una máscara de respirador N95 está diseñada para proporcionar un ajuste muy ajustado en la cara y un filtrado de partículas en el aire altamente efectivo.

"Las capas de filtración activa en las máscaras N95 son muy sensibles a la modificación química", dijo Zha. "Puede hacer que funcionen peor en términos de filtración, por lo que esencialmente ya no funcionan como los N95. Están hechos de polipropileno, que es difícil de modificar químicamente. Otro desafío es que no desea interrumpir el muy fino red de fibras en estas máscaras, lo que podría hacer que sea más difícil respirar a través de ellas".

Zha y Palermo, junto con otros investigadores de Rensselaer, el Instituto Tecnológico de Michigan y el Instituto de Tecnología de Massachusetts, unieron covalentemente polímeros de amonio cuaternario antimicrobianos a las superficies de fibra de telas de polipropileno no tejidas utilizando injertos iniciados por ultravioleta (UV). Las telas fueron donadas por Hills Inc. cortesía del ex alumno de Rensselaer, Tim Robson.

"El proceso que desarrollamos utiliza una química realmente simple para crear este recubrimiento de polímero que no se filtra y que puede matar virus y bacterias esencialmente rompiendo su capa exterior", dijo Zha. "Es un método muy sencillo y potencialmente escalable".

El equipo usó solo luz ultravioleta y acetona en su proceso, que están ampliamente disponibles, para que sea fácil de implementar. Además de eso, el proceso se puede aplicar a filtros de polipropileno ya fabricados, en lugar de necesitar el desarrollo de otros nuevos.

El equipo vio una disminución en la eficiencia de filtración cuando el proceso se aplicó directamente a la capa de filtración de las máscaras N95, pero la solución es sencilla. El usuario podría usar una máscara N95 inalterada junto con otra capa de polipropileno con el polímero antimicrobiano en la parte superior. En el futuro, los fabricantes podrían hacer una mascarilla con el polímero antimicrobiano incorporado en la capa superior.

Gracias a una subvención de Investigación de respuesta rápida (RAPID) de la Fundación Nacional de Ciencias, Zha y Palermo comenzaron su investigación en 2020 cuando escaseaban las máscaras faciales N95.

Healthcare workers were even reusing masks that were intended to be single-use. Fast forward to 2022 and face masks of all types are now widely available. However, COVID-19First identified in 2019 in Wuhan, China, COVID-19, or Coronavirus disease 2019, (which was originally called "2019 novel coronavirus" or 2019-nCoV) is an infectious disease caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). It has spread globally, resulting in the 2019–22 coronavirus pandemic." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Las tasas de COVID-19 siguen siendo altas, la amenaza de otra pandemia en el futuro es una clara posibilidad y las máscaras desechables de un solo uso se están acumulando en los vertederos.

"Con suerte, estamos del otro lado de la pandemia de COVID", dijo Zha. "Pero este tipo de tecnología será cada vez más importante. La amenaza de enfermedades causadas por microbios en el aire no va a desaparecer. Ya es hora de que mejoremos el rendimiento y la sostenibilidad de los materiales que usamos para protegernos".

"Unir grupos químicos que matan virus o bacterias al contacto con el polipropileno es una estrategia inteligente", dijo Shekhar Garde, decano de la Escuela de Ingeniería de Rensselaer. "Dada la abundancia de polipropileno en la vida diaria, tal vez esta estrategia también sea útil en muchos otros contextos".

El estudio fue financiado por los NIH/Institutos Nacionales de Salud.

Referencia: "Máscaras faciales para respirador virucida N95 a través de recubrimientos ultrafinos de polímero de amonio cuaternario injertados en la superficie" por Mirco Sorci, Tanner D. Fink, Vaishali Sharma, Sneha Singh, Ruiwen Chen, Brigitte L. Arduini, Katharine Dovidenko, Caryn L. Heldt, Edmund F. Palermo y R. Helen Zha, 25 de mayo de 2022, ACS Applied Materials and Interfaces.DOI: 10.1021/acsami.2c04165