Nuova mascherina N95 sperimentale, riutilizzabile e igienica


    Non tutte le mascherine sono uguali. 

    Mentre le nazioni di tutto il mondo stanno cercando di fronteggiare una carenza di mascherine dai tratti più o meno marcati, un gruppo di ricercatori USA ha reinventato un modello di mascherina facciale in grado di bloccare le particelle di coronavirus presenti nell'aria. Tale modello di mascherina è considerato, dagli esperti, tra i più efficaci per bloccare l’immissione delle particelle di coronavirus nelle vie aeree degli esseri umani. I ricercatori sono riusciti a modificare, in via sperimentale, il modello N95 in modo da poter produrre più mascherine utilizzando meno materiale, probabilmente salvando in questo modo più vite umane.

     

    Il nuovo prototipo, progettato dagli scienziati dell'Università di Harvard e del MIT rappresenta una derivazione della mascherina N95 utilizzata dagli operatori sanitari che lavorano in prima linea ogni giorno. La mascherina N95 è un tipo di respiratore che filtra le particelle sospese nell'aria ed è aderente al viso della persona che la indossa a differenza di una mascherina chirurgica che è soltanto appoggiata sul viso. La mascherina N95 è realizzata con fibre di polipropilene che sono in grado di filtrare le particelle virali.

     

    Tuttavia, la maggior parte della mascherina è realizzata con questo materiale in polipropilene e poiché si suppone che le mascherine N95 vengano scartate dopo ogni incontro con un paziente o dopo l'esposizione ad aerosol carichi di virus, il fatto che siano monouso è uno dei motivi principali per cui l'offerta di mascherine N95 risulta carente a causa dello sconvolgimento portato dalla pandemia di COVID-19.


     

    I ricercatori del MIT e del Brigham and Women's Hospital hanno progettato una mascherina facciale in gomma siliconica che sembrerebbe essere in grado di bloccare le particelle virali con la stessa efficacia delle mascherine N95Immagine 1 - I ricercatori del MIT e del Brigham and Women's Hospital hanno progettato una mascherina facciale in gomma siliconica che sembrerebbe essere in grado di bloccare le particelle virali con la stessa efficacia delle mascherine N95. La nuova mascherina si basa sulla forma della mascherina 3M 1860 N95 normalmente utilizzate al Brigham and Women’s Hospital. La maggior parte della mascherina è costituita da gomma siliconica e può ospitare uno o due filtri N95, questi ultimi possono essere sostituiti dopo ogni utilizzo mentre il resto della mascherina può essere sterilizzato e riutilizzato. Questa immagine mostra la mascherina su una testa di manichino. Per gentile concessione dei ricercatori.

     

    «Uno degli elementi chiave che abbiamo riconosciuto in fretta è stato che per aiutare a soddisfare la domanda di mascherine, dovevamo limitarci davvero ai metodi che potevano essere scalati», scrive il Prof. Giovanni Traverso che lavora presso il Brigham and Women's Hospital, ospedale affiliato con l'Università di Harvard; Traverso inoltre è Prof. presso il dipartimento di ingegneria meccanica del Massachusetts Institute of Technology (MIT). «Inoltre volevamo massimizzare la riusabilità del sistema e volevamo realizzare dei sistemi che potessero essere sterilizzati in molti modi diversi» prosegue il ricercatore.

     

    Il prototipo di mascherina N95 riutilizzabile

    La risposta, che ora sta entrando nella seconda fase di sviluppo, è una maschera riutilizzabile in gomma siliconica che può essere indossata nuovamente dopo un ciclo di sterilizzazione e che è in grado ancora di offrire la protezione delle mascherine N95 - in teoria - tramite l'uso di uno o due filtri che possono essere inseriti nella parte anteriore della mascherina.

    In altre parole, la parte funzionale più importante del respiratore N95 - il materiale in polipropilene che filtra almeno il 95% delle particelle sospese nell'aria - è ancora lì, ma la struttura in gomma siliconica fa in modo che sia necessario fabbricare un quantitativo di materiale monouso molto inferiore rispetto alle mascherine di uso comune. 


    Nella triste realtà della pandemia e dei picchi di persone contagiate dal coronavirus gli operatori sanitari di tutto il mondo sono stati costretti a innovare modi non dimostrati di pulizia e a riutilizzare i propri dispositivi di protezione individuale (DPI) usa e getta, o a cercare di modellare i propri sostituti interni - semplicemente perché non erano a conoscenza (e molto probabilmente non sono tutt'ora a conoscenza) del periodo indicativo di consegna di nuove mascherine usa e getta.

    Per le persone impegnate a salvare vite quotidianamente ciò non rappresenta nulla di buono; infatti sono continuamente a rischio sia gli operatori sanitari sia i loro pazienti, le loro famiglie e tutte le altre persone che risultano in qualche modo coinvolte: un grave problema che potrebbe in parte essere mitigato da un progetto sperimentale come questo.

    A differenza delle mascherine N95, le nuove mascherine possono essere facilmente sterilizzate e utilizzate più volte.Immagine 2 - A differenza delle mascherine N95, le nuove mascherine possono essere facilmente sterilizzate e utilizzate più volte. Questa immagine mostra le foto della mascherina sperimentale (A e B) e i passaggi necessari per pulire e riutilizzare la mascherina. Per gentile concessione dei ricercatori.

     

    «Con questo progetto, i filtri possono essere inseriti e gettati via dopo l'uso e stai gettando via molto meno materiale di una mascherina N95», scrive Adam Wentworth, scienziato dei materiali che lavora al MIT.
    Il sistema di mascheramento - chiamato Injection Molded Autoclavable, Scalable, Conformable (iMASC) - è stato progettato con l'aiuto del computer, utilizzando la modellazione 3D per simulare il comportamento e la deformazione del design del silicone quando indossato su diversi tipi di forme e dimensioni del viso.

    Nello studio, gli sviluppatori stimano che il costo approssimativo delle mascherine potrebbe essere di circa 7 $ l'una, con il costo dei filtri che dovrebbe aggirarsi sui 50 centesimi l'uno; dopo poco più di una dozzina di utilizzi, iMASC potrebbe quindi diventare un'opzione più economica rispetto alle mascherine N95 che costano un dollaro l'una.


    Per testare la vestibilità di iMASC nella vita reale, i ricercatori hanno fatto in modo che 20 operatori ospedalieri cercassero di adattare la mascherina in base al test di adattamento standard richiesto dall'Amministrazione della sicurezza e della salute sul lavoro (OSHA) per le mascherine N95. Tutti e 20 i partecipanti hanno superato il test di adattamento - indicando di aver stabilito una aderenza adeguata al volto, la mascherina ha anche ottenuto buoni risultati in termini di adattamento, traspirabilità e facilità di sostituzione del filtro.

     

    Sono state anche esplorate varie tecniche di sterilizzazione sul materiale siliconico, tra cui la cottura a vapore, il riscaldamento delle mascherine in un forno e l'immersione in candeggina o alcool isopropilico. Le mascherine dopo la sterilizzazione non hanno mostrato cambiamenti o segni di danneggiamento.

    Sulla base dei feedback iniziali forniti ai ricercatori, una seconda versione della mascherina è stata sottoposta a ulteriori test e se i risultati riusciranno a dimostrare che anche il sistema di filtri sostituibili è efficace nel filtrare le particelle virali - cosa che non è stata testata in questa prova di fattibilità - potremmo benissimo guardare la nascita di una nuova generazione di DPI.


    «Quando il virus ha iniziato ad apparire negli Stati Uniti, abbiamo parlato della necessità di DPI e abbiamo identificato molto presto che ci sarebbe stata una grande carenza sia negli Stati Uniti sia nel resto del mondo», scrive James Byrne primo autore dello studio e oncologo radioterapista che lavora ad Harvard e al MIT.

    «Abbiamo davvero messo insieme le nostre teste per cercare di trovare qualcosa che fosse sostenibile, ed è così che ci siamo inventati questa mascherina riutilizzabile, scalabile, adattabile e flessibile» prosegue il ricercatore.


    I risultati dello studio "Injection Molded Autoclavable, Scalable, Conformable (iMASC) system for aerosol-based protection: a prospective single-arm feasibility study" sono riportati sulla rivista BMJ Open.