Los investigadores utilizan la nanotecnología para desarrollar un nuevo modelo de máscara de coronavirus


Se han notificado a la Organización Mundial de la Salud (OMS) más de 84,8 millones de casos confirmados de enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19), incluidas 1,85 millones de muertes. Este asombroso número se produce incluso en medio de las medidas cruciales tomadas por las autoridades de salud pública en todo el mundo, como bloqueos, prohibiciones de viaje, restricciones a las reuniones masivas, cuarentenas domiciliarias, medidas de distanciamiento social, acciones de protección personal y otras intervenciones no farmacéuticas.

Estudio: Desarrollo de filtros nanofibrosos electrohilados para controlar aerosoles de coronavirus.  Haber de imagen: Woottisak / Shutterstock

La propagación del virus en gotitas de aerosol es más infecciosa a través de la transmisión de largo alcance; la vida media del SARS-CoV-2 en aerosoles es de 1,1 horas. Una de las principales estrategias de mitigación en la propagación del nuevo coronavirus, entonces, ha sido el uso de mascarillas. Para la pandemia, muchos tipos de mascarillas han llegado al mercado con diferentes niveles de efectividad.

El tamaño de los poros de una mascarilla es fundamental para su eficacia en la prevención de infecciones; generalmente, hay un par de micrones en las mascarillas quirúrgicas y decenas a cientos de micrones en las mascarillas de tela. Los filtros de aire electrohilado, debido a sus nanofibras ultrafinas (~ 300 nm), tienen comparativamente un tamaño de poro muy pequeño. Las membranas nanofibrosas electrohiladas también son excelentes para eliminar aerosoles (perlas de poliestireno, NaCl y bacterias).

Un equipo de investigación con sede en EE. UU. De la Universidad George Washington y la Universidad de California Riverside diseñó y fabricó filtros de aire nanofibrosos electrohilados que son prometedores para aplicaciones en equipos de protección personal y entornos interiores. El equipo comparó la eficiencia de filtración de los aerosoles de coronavirus y NaCl con un amplio espectro de filtros de aire y máscaras faciales electrohilados.

Desarrollaron filtros de aire electrohilados avanzados para capturar aerosoles de coronavirus, que muestran un excelente rendimiento de hasta el 99,9%. Muestran que estos filtros superan a muchas mascarillas faciales disponibles comercialmente.

Por lo tanto, en este estudio, también muestran por primera vez que el NaCl es un sustituto elegible para el coronavirus durante las pruebas de filtración de aerosoles.

El electrohilado es una nueva tecnología para sintetizar membranas nanofibrosas no tejidas que son ideales para la filtración de aire. Aquí, una solución de polímero se expulsa a un fuerte campo eléctrico para formar finas nanofibras que tienen un tamaño de poro reducido. Esto permite la captura efectiva de pequeñas partículas en el aire.

El diámetro de la fibra de los filtros electrohilados utilizados en este estudio oscila entre 0,2 y 1,3 micrones. Los filtros electrohilados tenían un tamaño de poro medio ≤ 2,7 micrones, mientras que todas las máscaras comerciales tenían un tamaño de poro medio ≥ 17,5 micrones.

Debido a que el electrohilado opera bajo un campo eléctrico fuerte (es decir, 1-5 kV cm-1), los filtros retienen cargas de superficie y volumen que promueven significativamente la captura de aerosoles a través de la atracción electrostática.

Para las pruebas de filtración, se utilizan ampliamente aerosoles de NaCl. En este estudio, el equipo comparó la eficiencia de filtración obtenida de los aerosoles de coronavirus y los aerosoles de NaCl.

El equipo seleccionó el virus de la hepatitis murina A59 (MHVA59), un coronavirus de la misma familia que el SARS-CoV-2, para la generación y filtración de aerosoles. Demostraron que los aerosoles de NaCl son un sustituto elegible para los aerosoles de coronavirus en las pruebas de filtración cuando se utilizaron filtros de aire y máscaras faciales con diversos tamaños de poros, morfologías y eficiencias.

Los autores afirman que este es el primer estudio de este tipo: evaluar la eficiencia de filtración de los filtros de aire / máscaras faciales mediante el uso de aerosoles de un coronavirus en lugar de sustitutos.

Nuestro trabajo allana una nueva vía para avanzar en la filtración de aire mediante el desarrollo de filtros de aire nanofibrosos electrohilados para controlar la transmisión aérea del SARS-CoV-2 “.

Este estudio demuestra que los filtros de aire electrohilados formados por nanofibras son prometedores para brindar una protección eficiente contra las partículas de coronavirus en el aire. El desarrollo de filtros de aire electrohilados para capturar aerosoles virales está todavía en su etapa incipiente; este estudio indicativo muestra un avance significativo.

Eficiencia de filtración de aerosoles de filtros de aire electrohilados y máscaras faciales comerciales.  Para las pruebas se utilizaron aerosoles generados a partir del coronavirus (MHV-A59) y NaCl.  Los diamantes rojos y azules representan la eficiencia de filtración promedio de los aerosoles MHV-A59 por los filtros de aire electrohilados y las mascarillas comerciales, respectivamente.  El pentágono gris representa la eficiencia de filtración promedio de los aerosoles de NaCl.  Las barras rojas, azules y grises representan los valores máximo y mínimo de la eficiencia de filtración en réplicas.

Eficiencia de filtración de aerosoles de filtros de aire electrohilados y máscaras faciales comerciales. Para las pruebas se utilizaron aerosoles generados a partir del coronavirus (MHV-A59) y NaCl. Los diamantes rojos y azules representan la eficiencia de filtración promedio de los aerosoles MHV-A59 por los filtros de aire electrohilados y las mascarillas comerciales, respectivamente. El pentágono gris representa la eficiencia de filtración promedio de los aerosoles de NaCl. Las barras rojas, azules y grises representan los valores máximo y mínimo de la eficiencia de filtración en réplicas.

Este estudio ha validado la elegibilidad del NaCl como sustituto del coronavirus en las pruebas de filtración de aerosoles al comparar la eficiencia de filtración para un amplio espectro de filtros de aire y máscaras faciales con diferentes tamaños de poro y rangos de eficiencia.

La mayoría de los filtros de aire que se usan en edificios residenciales, comerciales e industriales, excepto los filtros de partículas de aire de alta eficiencia (HEPA), que se usan en las instalaciones de atención médica solo capturan partículas más grandes como polvo, esporas de moho o bacterias, pero no virus en el aire. En este estudio se aborda la necesidad del momento: un filtro de aire innovador y eficiente para el sistema HVAC que puede prevenir la transmisión a largo plazo y la acumulación de aerosoles de coronavirus.

La nanotecnología promete desarrollar filtros de aire efectivos, escalables y asequibles para aplicaciones de mascarillas / respiradores y sistemas HVAC “.

*Noticia importante

medRxiv publica informes científicos preliminares que no son revisados ​​por pares y, por lo tanto, no deben considerarse concluyentes, guiar la práctica clínica / comportamiento relacionado con la salud o tratarse como información establecida.

Referencia de la revista:

  • Haihuan Wang, Hongchen Shen, Zhe Zhou, Mengyang Zhang, Minghao Han, David P. Durkin, Danmeng Shuai, Yun Shen. (2021) Desarrollo de filtros nanofibrosos electrohilados para controlar aerosoles de coronavirus. medRxiv. doi: https://doi.org/10.1101/2020.12.30.20249046, https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.12.30.20249046v1

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