Onderzoekers ontwikkelen virusbestrijdende gezichtsmaskers, die ziektekiemen doden bij contact

Geschreven door Clarissa Brincat juni 27, 2022- Feit geïnspecteerd door Patricia Weiser, PharmDDe hand van een persoon die een wegwerpmasker vasthoudt

  • Traditionele gezichtsmaskers, bestaande uit zowel N95's als KN95's, bieden bescherming tegen ziekte en infectie, maar moeten worden weggegooid als ze in contact komen met infecties, waardoor er veel plastic afval ontstaat.
  • Onderzoekers hebben een basisaanpak ontwikkeld die N95-gezichtsmaskers zeker antivirale en antibacteriële woningen of commerciële eigenschappen zou bieden, waardoor ze voor langere tijd kunnen worden gedragen.
  • Het "quaternaire ammoniumpolymeer-gecoate" N95-maskerfilter kan bij contact talrijke door lipiden omhulde infecties, naast Staphylococcus aureus en Escherichia coli-micro-organismen afsluiten.

Zoals tijdens de COVID-19-pandemie werd benadrukt, verminderden gezichtsmaskers de dreiging van virale infectie door de verspreiding van ademparels te minimaliseren.

FDA-agent Audra Harrison liet "Detonic.shop" weten dat tot op heden de door het National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) geaccepteerde N95-ademhalingsmaskers "de gouden standaard zijn voor ademhalingsbescherming voor zorgpersoneel".

Typische maskers - bestaande uit N95's - zijn echter niet in staat om infecties bij contact uit te sluiten

De dreiging van besmetting neemt toe met de draagtijd, evenals medische zorgmedewerkers worden aangemoedigd om gezichtsmaskers weg te gooien na directe blootstelling van de klant. Dit kan leiden tot maskertekorten en tot aanzienlijk plastic afval.

Maar onderzoekers van het Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) in New York hebben een aanpak ontwikkeld die zowel antivirale als antibacteriële residentiële of commerciële eigenschappen biedt voor N95-filters voor gezichtsmaskers. Ze ontdekten dat het opnemen van producten met antivirale eigenschappen voor woningen of commerciële doeleinden in gezichtsmaskers hun vermogen om te beschermen tegen infectie verbeterde, terwijl ook de draagtijd werd verlengd en daardoor plastic afval werd geminimaliseerd.

De gloednieuwe studie verscheen in het juninummer van ACS Applied Materials & Interfaces.

Hoe het N95-gezichtsmasker werd gewijzigd

Voorafgaande studie heeft daadwerkelijk gezichtsmaskers ontwikkeld met antivirale taak door stalen nanomaterialen op te nemen met het vermogen om infecties, zoals koper, in de filtervezels af te sluiten.

Onderzoekers waren echter bang dat stalen nanomaterialen uit het maskerfilter zouden kunnen worden verwijderd en zouden kunnen worden ingeademd, waardoor vergiftiging zou ontstaan.

Polykationen - deeltjes met een lange keten met een gunstige webvergoeding - kunnen worden gebruikt in tegenstelling tot stalen nanomaterialen om oppervlakten met antivirale taken te verbeteren. Eerdere onderzoeksstudies registreerden het vermogen van polykationen om micro-organismen en infecties bij contact te elimineren door hun celmembraanlagen te onderbreken.

Dr. Helen Zha, assistent-leraar chemisch en organisch ontwerp bij Rensselaer en co-auteur van de gloednieuwe gezichtsmaskerstudie, beschreef de op polykationen gebaseerde benadering die zij en haar studiegroep in een persbericht hebben vastgesteld. De aanpak biedt antimicrobiële residentiële of commerciële eigenschappen aan polypropyleenmateriaal, dat over het algemeen wordt gebruikt als zuiveringsproduct in N95-maskers.

"Het proces dat we hebben ontwikkeld, maakt gebruik van een heel eenvoudige chemie om deze niet-uitlogende polymeercoating [bovenop het N95-maskerfiltermateriaal] te maken die virussen en bacteriën kan doden door in wezen hun buitenste laag open te breken."

–Dr. Helen Zha

De groep van Dr. Zha gebruikte een quaternair ammoniumpolymeer (een polykation) op polypropyleenvezeloppervlakken, waarbij ultraviolet (UV) licht werd gebruikt om de implantatieprocedure aan te sturen. De resulterende ultradunne polymeerbekleding biedt het filter een langdurige gunstige vergoeding zonder het vezelframe of het ademend vermogen van het filter aanzienlijk te veranderen.

Antibacteriële en antivirale taak

De onderzoekers ontdekten dat het met polymeer gecoate polypropyleen bij contact talrijke infecties met lipide-omhulsel zou kunnen afsluiten, naast Staphylococcus aureus en Escherichia coli-micro-organismen.

De antivirale taak van met polymeer gecoat polypropyleen werd gecontroleerd met behulp van verschillende infecties. Deze bestonden uit een computermuiscoronavirus vergelijkbaar met het humaan coronavirus SARS-CoV-2, een humaan coronavirus en een suid herpesvirus (ook wel pseudorabiës-infectie genoemd). Na contact met het gelaagde filter nam de verscheidenheid aan overdraagbare virale apparaten af, hoewel de antivirale taak aanzienlijk verschilde, afhankelijk van de infectiestress en de benadering voor het meten van overdraagbare infectie.

Op basis van antimicrobiële systemen die in eerdere onderzoeken zijn gedefinieerd, denken de onderzoekers dat positief geladen polypropyleen infecties en micro-organismen bij contact elimineert door hun celmembraanlaag te onderbreken.

Filtratieprestaties

De onderzoekers hielden er rekening mee dat de zuiveringsprestaties van het N95-filter afnemen na het aanbrengen van de antimicrobiële polymeerbekleding.

Dit probleem kan echter worden verholpen door een ongewijzigd N95-masker onder het met polymeer beklede masker op te zetten.

In de toekomst kunnen maskerleveranciers antimicrobieel polymeer gebruiken in de buitenlaag van het N95-masker.

Commercialisering en diverse andere toepassingen

De antimicrobiële polymeercoatingprocedure kan op bestaande maskerfilters worden aangebracht, in tegenstelling tot de vervaardiging van gloednieuwe.

De polymeerbekledingsbenadering werd echter ook gecreëerd "om commercialisering te vergemakkelijken", vertelde Dr. Zha aan MNT.

“We hebben met opzet reagentia, oplosmiddelen en apparatuur gebruikt die direct beschikbaar zijn. We streefden naar eenvoudige chemie en methoden die het potentieel hebben om opgeschaald te worden”, aldus dr. Zha. "Ik denk dat er een levensvatbaar pad is voor opgeschaalde productie en commerciële realisatie."

Volgens een persbericht beschreef Shekhar Garde, decaan van de School of Engineering in Rensselaer, de antimicrobiële polymeerbedekkende benadering als "een slimme strategie" en verklaarde hij ook de flexibiliteit ervan.

"Gezien de overvloed aan polypropyleen in het dagelijks leven, is deze strategie misschien ook nuttig in veel andere contexten", aldus Garde.