محققان موسسه پلی‌تکنیک Rensselaer روشی عملی برای تولید ماسک های صورت N95 ایجاد کرده‌اند که هم موانع میکروبی عالی دارد و هم میکروب‌هایی که در اطراف و در تماس با شما قرار دارد را از بین می‌برد. این ماسک‌های ضد ویروسی و ضد باکتریایی ممکن است برای مدت طولانی‌تری قابل استفاده باشند، که منجر به ضایعات پلاستیکی کمتری می‌شود، زیرا این ماسک‌ها نیازی به تعویض مکرر ندارند.
به منظور مبارزه با بیماری های تنفسی عفونی و آلودگی محیطی، هلن ژا، استادیار مهندسی شیمی و بیولوژیکی و عضو مرکز بیوتکنولوژی و مطالعات بین رشته‌ای در Rensselaer (CBIS)، با ادموند پالرمو، دانشیار علوم و مهندسی مواد، شروع به همکاری کرد.
پالرمو گفت: این یک چالش مهندسی مواد چند وجهی با یک تیم عالی و متنوع از همکاران بود. ما فکر می‌کنیم که این کار اولین گام به سوی ایجاد تجهیزات حفاظتی شخصی با ماندگاری طولانی‌تر باشد، مانند ماسک تنفسی N95. همچنین احتمالش هست که به کمتر شدن ویروس‌های پاتوژن در هوا کمک کند.
بر اساس مطالعه ای که اخیرا در Applied ACS Materials and Interfaces منتشر شده است، محققان با موفقیت توانستند پلیمرهای ضدمیکروبی وسیع‌الطیف را روی فیلترهای پلی‌پروپیلن (polypropylene) مورد استفاده در ماسک‌های صورت N95 قرار دهند.
هلن ژا می‌گوید:
لایه‌های فیلتری فعال در ماسک‌های N95، بسیار نسبت به تغییرات شیمیایی حساس هستند. این حساسیت سبب می‌شود که خاصیت N95 بودنشان را از دست بدهند. آنها از پلی پروپیلن ساخته شده‌اند که اصلاح شیمیایی آن دشوار است. مشکل دیگر این است که اگر شبکه الیافی که در ماسک وجود دارد مختل شود، تنفس را برای افراد دشوار می‌کند.
ژا و پالرمو، همراه با سایر محققان از Rensselaer، موسسه فناوری میشیگان و موسسه فناوری ماساچوست، پلیمرهای آمونیوم چهارتایی ضد میکروبی را با پیوندی کوالانسی، به سطوح الیاف پلی‌پروپلن به‌واسطه اشعه فرابنفش (UV) متصل کردند.
وی اضافه کرد: «فرآیندی که ما توسعه دادیم، ساختاری بسیار ساده برای ایجاد این پوشش پلیمری غیرقابل شستشو دارد و می‌تواند ویروس‌ها و باکتری‌ها را با تخریب لایه‌های بیرونی‌شان از بین ببرد. این روش بسیار ساده و مقیاس پذیر است.»
این تیم در فرایند ساخت خود، تنها از نور فرابنفش و استون استفاده کردند که دسترسی راحت بهشان کار را ساده‌تر می‌کند. علاوه بر آن، این فرایند را می‌توان برای توسعه فیلترهای پلی‌پروپلین، به‌جای ساخت فیلترهای جدیدتر، بکار برد.
وقتی این فرآیند مستقیماً روی لایه فیلتراسیون ماسک‌های N95 اعمال شد، تیم شاهد کاهش راندمان فیلتر بود، اما برای جلوگیری از این اتفاق، راه‌حال ساده‌ای وجود دارد: کاربر می‌تواند یک ماسک N95 به همراه یک لایه پلی‌روپیلن دیگر با پلیمر ضد میکروبی در بالا آن بپوشد. در آینده، تولیدکنندگان می‌توانند ماسکی با پلیمر ضد میکروبی که در لایه بالایی قرار داده شده است بسازند.
به لطف کمک هزینه تحقیقات واکنش سریع بنیاد ملی علوم (RAPID)، ژا و پالرمو توانستند در سال 2020، زمانی که ماسک‌های صورت N95 تعدادی کمی ازشان در دسترس بود، تحقیقات خود را آغاز کنند.
پیش‌تر، حتی کارکنان مراقبت‌های بهداشتی از ماسک‌هایی استفاده می‌کردند که تنها یکبار مصرف بودند. تا الآن که در سال 2022 شاهد انواع مختلفی از ماسک‌ها هستیم. با این حال، نرخ کووید هنوز بالاست.
در هر صورت خطر ابتلا به یک بیماری همه گیر دیگر در آینده یک احتمالی مشخص است و هر روزه ماسک‌های یکبار مصرف در محل‌های دفن زباله انباشته می‌شوند.
ژا گفت:
ما امیدواریم که کووید را شکست می‌دهیم. اما این نوع فناوری اهمیت فزاینده‌ای خواهد داشت. میکروب‌هایی که در هوا هستند، تهدیدی بزرگ برای سلامت انسان به‌شمار می‌روند. زمان آن فرا رسیده است که عملکرد و پایداری موادی را که برای محافظت از خود استفاده می کنیم، بهبود بخشیم.
شخار گارد، رئیس دانشکده مهندسی در Rensselaer گفت: «پیوستن گروه‌های شیمیایی که ویروس‌ها یا باکتری‌ها را در تماس با پلی‌پروپیلن از بین می‌برند، یک استراتژی هوشمندانه است. با توجه به فراوانی پلی پروپیلن در زندگی روزمره، شاید این استراتژی در بسیاری از زمینه‌های دیگر نیز مفید باشد.»
این مطالعه توسط NIH/موسسه ملی بهداشت تامین شد.
