Нановолоконные маски можно стерилизовать многократно без ухудшения фильтрующих свойств

В условиях глобального распространения коронавирусной инфекции средства индивидуальной защиты, особенно маски, приобретают особое значение. Маски необходимы для первичной защиты дыхательных путей от вирусов и бактерий, передающихся воздушно-капельным путем.

Ввиду дефицита масок стандарта N95 остро стоит задача найти безопасный способ продлить их срок службы через дезинфекцию и повторное использование с минимальной потерей эффективности и целостности. Ключевыми факторами, определяющими производительность масок N95 при очистке и дезинфекции, являются фильтрация частиц и воздухопроницаемость.

Исследовательская группа под руководством профессора Ик Су Кима из Института инженерии волокон (IFES) Университета Синсю и профессора Ча Хён Джуна из POSTECH изучила эффективность стерилизации масок N95. Они исследовали коммерчески доступные маски N95 из спанбонда (melt-blown) и маски с фильтрами из нановолоконного нетканого материала, также соответствующие стандарту N95. Были изучены эффективность фильтрации, комфорт для пользователя и изменение структуры фильтра после мытья и дезинфекции.

Методы дезинфекции:

• Прямое распыление 75% этанола на фильтр маски с последующей сушкой на воздухе.
• Замачивание фильтра маски в 75% растворе этанола на срок от 5 минут до 24 часов с последующей естественной сушкой.

Результаты:

• Первоначальная эффективность: Оба типа фильтров (из спанбонда и нановолоконный) до использования имели эффективность фильтрации ≥95%.

• Стерилизация: Распыление этанола 3 и более раз или замачивание в растворе этанола более 5 минут эффективно стерилизует фильтр.

• Повторное использование после дезинфекции:

  • Эффективность фильтра из спанбонда падала до 64%.
  • Нановолоконный фильтр не терял эффективности даже после 10 и более циклов использования.

Причина различий:

• Фильтры из спанбонда работают по принципу электростатического заряда для улавливания частиц. При обработке этанолом этот заряд теряется, что резко снижает эффективность.
• Механизм фильтрации нановолоконного фильтра не зависит от статического заряда и полностью определяется диаметром пор, их распределением и морфологией нановолокон. Морфология нановолокон при дезинфекции не менялась, поэтому фильтрация оставалась оптимальной.

Дополнительные преимущества нановолоконных фильтров:

• Более высокая тепло- и влагоотдача, отличная воздухопроницаемость.
• Более низкая цитотоксичность в тестах с клетками человеческой кожи и сосудов по сравнению с фильтром из спанбонда.

Вывод: Оба типа фильтров имеют схожую эффективность при первом использовании, но после дезинфекции и повторного использования только нановолоконный фильтр не показывает ухудшения характеристик. Таким образом, нановолоконные фильтры можно легко стерилизовать этанолом в домашних условиях и использовать многократно.

Профессор Ча Хён Джун отметил, что это исследование является экспериментальным подтверждением биобезопасности нановолоконных масок и сохранения ими эффективности фильтрации после очистки. Профессор Ик Су Ким выразил надежду, что нановолоконные маски станут средством профилактики при второй и третьей волнах коронавирусной инфекции.