Ingenieros diseñan una mascarilla facial reutilizable de caucho de silicona con un filtro N95

Por Anne Trafton, Instituto de Tecnología de Massachusetts 12 de julio de 2020

Las máscaras se basan en la forma del estilo 3M 1860 de las máscaras N95, el tipo que normalmente se usa en el Brigham and Women's Hospital. La mayor parte de la máscara está hecha de caucho de silicona y también hay espacio para uno o dos filtros N95. Esos filtros están diseñados para reemplazarse después de cada uso, mientras que el resto de la máscara se puede esterilizar y reutilizar. Esta imagen muestra una foto de la máscara en la cabeza de un maniquí. Crédito: Cortesía de los investigadores.

La máscara prototipo, que incluye un filtro N95, se puede esterilizar fácilmente y usar muchas veces.

Researchers at MITMIT is an acronym for the Massachusetts Institute of Technology. It is a prestigious private research university in Cambridge, Massachusetts that was founded in 1861. It is organized into five Schools: architecture and planning; engineering; humanities, arts, and social sciences; management; and science. MIT's impact includes many scientific breakthroughs and technological advances. Their stated goal is to make a better world through education, research, and innovation." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> El MIT y el Brigham and Women's Hospital diseñaron una nueva máscara facial que creen que podría detener las partículas virales con la misma eficacia que las máscaras N95. A diferencia de las máscaras N95, las nuevas máscaras fueron diseñadas para esterilizarse fácilmente y usarse muchas veces.

As the number of new 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"}]"> Los casos de COVID-19 en los Estados Unidos continúan aumentando, todavía existe una necesidad urgente de máscaras N95 para los trabajadores de la salud y otros. La nueva máscara está hecha de caucho de silicona duradero y se puede fabricar mediante moldeo por inyección, que se usa ampliamente en fábricas de todo el mundo. La máscara también incluye un filtro N95, pero requiere mucho menos material N95 que una máscara N95 tradicional.

"Una de las cosas clave que reconocimos desde el principio fue que para ayudar a satisfacer la demanda, necesitábamos realmente restringirnos a métodos que pudieran escalar", dice Giovanni Traverso, profesor asistente de ingeniería mecánica del MIT y gastroenterólogo en Brigham and Hospital de la Mujer. "También queríamos maximizar la reutilización del sistema y queríamos sistemas que pudieran esterilizarse de muchas maneras diferentes".

El equipo ahora está trabajando en una segunda versión de la máscara, según los comentarios de los trabajadores de la salud, y está trabajando para establecer una empresa para apoyar la producción a mayor escala y buscar la aprobación de la FDA y el Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional ( NIOSH).

Investigadores del MIT y del Brigham and Women's Hospital han diseñado una nueva mascarilla facial de goma de silicona que creen que podría detener las partículas virales con la misma eficacia que las mascarillas N95. A diferencia de las máscaras N95, las nuevas máscaras se pueden esterilizar fácilmente y usar muchas veces. Esta imagen muestra fotos de la máscara (A y B) y los pasos necesarios para limpiar y reutilizar la máscara. Crédito: Cortesía de los investigadores.

Traverso es el autor principal de un artículo que describe las nuevas máscaras, que se publicó el 7 de julio de 2020 en el British Medical Journal Open. Los autores principales del estudio son James Byrne, oncólogo radioterapeuta del Brigham and Women's Hospital y afiliado de investigación del Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer del MIT; Adam Wentworth, ingeniero de investigación del Brigham and Women's Hospital y afiliado de investigación del Instituto Koch; Peter Chai, médico de urgencias del Brigham and Women's Hospital; y Hen-Wei Huang, becaria de investigación en el Hospital Brigham and Women's y postdoctorado en el Instituto Koch.

The N95 masks that health care workers wear to protect against exposure to SARS-CoV-2Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is the official name of the virus strain that causes coronavirus disease (COVID-19). Previous to this name being adopted, it was commonly referred to as the 2019 novel coronavirus (2019-nCoV), the Wuhan coronavirus, or the Wuhan virus." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> El SARS-CoV-2 y otros virus están hechos de fibras de polipropileno que están especialmente diseñadas para filtrar partículas virales diminutas. Idealmente, un trabajador de la salud cambiaría a una nueva máscara cada vez que ve a un paciente diferente, pero la escasez de estas máscaras ha obligado a los médicos y enfermeras a usarlas por más tiempo del que se supone que deben usar.

En los últimos meses, muchos hospitales han comenzado a esterilizar las máscaras N95 con vapor de peróxido de hidrógeno, que se pueden usar hasta 20 veces en una sola máscara. Sin embargo, este proceso requiere equipo especializado que no está disponible en todas partes, e incluso con este proceso, se puede usar una máscara por un solo día.

El equipo de MIT/BWH se propuso diseñar una máscara que pudiera esterilizarse y reutilizarse de forma segura muchas veces. Se deciden por el caucho de silicona, el material que se usa en las bandejas para hornear de silicona, entre otros productos, porque es muy duradero. El caucho de silicona líquida se puede moldear fácilmente en cualquier forma mediante el moldeo por inyección, un proceso altamente automatizado que genera productos rápidamente.

Las máscaras se basan en la forma del estilo 3M 1860 de las máscaras N95, el tipo que normalmente se usa en el Brigham and Women's Hospital. La mayor parte de la máscara está hecha de caucho de silicona y también hay espacio para uno o dos filtros N95. Esos filtros están diseñados para reemplazarse después de cada uso, mientras que el resto de la máscara se puede esterilizar y reutilizar.

"Con este diseño, los filtros se pueden colocar y luego desechar después de su uso, y se desecha mucho menos material que con una máscara N95", dice Wentworth.

Los investigadores probaron varios métodos de esterilización diferentes en las máscaras de silicona, incluido pasarlas por un autoclave (esterilizador de vapor), ponerlas en un horno y sumergirlas en lejía y alcohol isopropílico. Descubrieron que después de la esterilización, el material de silicona no estaba dañado.

Para probar la comodidad y el ajuste de las máscaras, los investigadores reclutaron a unos 20 trabajadores de atención médica del departamento de emergencias y una clínica de oncología en el Hospital Brigham and Women's. Hicieron que cada uno de los sujetos realizara la prueba de ajuste estándar requerida por la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA) para las máscaras N95. Durante esta prueba, el sujeto se pone la máscara y luego realiza una serie de movimientos para ver si la máscara permanece en su lugar. Se rocía una solución de azúcar nebulizada en la habitación, y si el sujeto puede saborearla u olerla, significa que la máscara no está bien ajustada.

Los 20 sujetos pasaron la prueba de ajuste e informaron que pudieron insertar y quitar con éxito el filtro N95. Cuando se les preguntó su preferencia entre la nueva máscara, una máscara N95 típica y una máscara quirúrgica estándar, la mayoría dijo que no tenía preferencia o que prefería la nueva máscara de silicona, dice Byrne. También le dieron a la nueva máscara calificaciones altas en cuanto a ajuste y transpirabilidad.

Los investigadores ahora están trabajando en una segunda versión de la máscara, que esperan que sea más cómoda y duradera. También planean realizar pruebas de laboratorio adicionales para medir la capacidad de las máscaras para filtrar partículas virales.

Como muchas regiones de los Estados Unidos han visto un aumento en los casos de COVID-19 durante el último mes, los hospitales en esas áreas enfrentan la posibilidad de escasez de mascarillas. También existe la necesidad de más máscaras en partes del mundo que no cuentan con el equipo necesario para la esterilización con peróxido de hidrógeno.

"Sabemos que el covid realmente no va a desaparecer hasta que prevalezca una vacuna", dice Byrne. "Creo que siempre habrá una necesidad de máscaras, ya sea en el entorno de atención médica o en el público en general".

Referencia: "Sistema moldeado por inyección autoclavable, escalable, adaptable (iMASC) para protección basada en aerosoles: un estudio prospectivo de viabilidad de un solo brazo" por James D Byrne, Adam J Wentworth, Peter R Chai, Hen-Wei Huang, Sahab Babaee, Canchen Li, Sarah L Becker, Caitlynn Tov, Seokkee Min y Giovanni Traverso, 7 de julio de 2020, British Medical Journal Open.DOI: 10.1136/bmjopen-2020-039120

The research was funded, in part, by the Prostate Cancer Foundation, the MIT Department of Mechanical Engineering, Brigham and Women's Hospital, the National Institutes of HealthThe National Institutes of Health (NIH) is the primary agency of the United States government responsible for biomedical and public health research. Founded in 1887, it is a part of the U.S. Department of Health and Human Services. The NIH conducts its own scientific research through its Intramural Research Program (IRP) and provides major biomedical research funding to non-NIH research facilities through its Extramural Research Program. With 27 different institutes and centers under its umbrella, the NIH covers a broad spectrum of health-related research, including specific diseases, population health, clinical research, and fundamental biological processes. Its mission is to seek fundamental knowledge about the nature and behavior of living systems and the application of that knowledge to enhance health, lengthen life, and reduce illness and disability." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Institutos Nacionales de Salud, E-Ink Corporation, Gilead Sciences, Philips Biosensing y la Fundación Psicosocial Hans y Mavis Lopater.