N95’ler ve KN95’ler de dahil olmak üzere geleneksel yüz maskeleri hastalık ve enfeksiyona karşı koruma sağlar, ancak virüslerle temas ettiklerinde atılmaları gerekir, böylece önemli miktarda plastik atık ortaya çıkar.
Araştırmacılar, N95 yüz maskelerine antiviral ve antibakteriyel özellikler kazandırarak daha uzun süre takılabilmelerini sağlayacak basit bir yöntem geliştirdi.
“Kuaterner amonyum polimer kaplı” N95 maske filtresi, temas halinde lipid zarflı birkaç virüsün yanı sıra Staphylococcus aureus ve Escherichia coli bakterilerini de etkisiz hale getirebiliyor.
COVID-19 pandemisi sırasında vurgulandığı üzere, yüz maskeleri solunum damlacıklarının yayılmasını azaltarak viral enfeksiyon riskini düşürmektedir.
FDA sözcüsü Audra Harrison yaptığı açıklamada, bugüne kadar Ulusal Mesleki Güvenlik ve Sağlık Enstitüsü (NIOSH) onaylı N95 solunum maskelerinin “sağlık personeli için solunum koruması için altın standart” olduğunu söyledi.
Ancak, N95’ler de dahil olmak üzere geleneksel maskeler temas halinde virüsleri etkisiz hale getirememektedir.
Kontaminasyon riski kullanım süresiyle birlikte artar ve sağlık çalışanlarına hastaya maruz kaldıktan sonra yüz maskelerini atmaları tavsiye edilir. Bu durum maske kıtlığına yol açabilir ve önemli miktarda plastik atık üretebilir.
Ancak New York’taki Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) araştırmacıları, N95 yüz maskesi filtrelerine antiviral ve antibakteriyel özellikler kazandıran bir yöntem geliştirdi. Araştırmacılar, antiviral özelliklere sahip malzemelerin yüz maskelerine dahil edilmesinin, maskelerin enfeksiyona karşı koruma kabiliyetini artırırken aynı zamanda kullanım süresini uzattığını ve böylece plastik atıkları azalttığını tespit etti.
Yeni araştırma ACS Applied Materials & Interfaces dergisinin Haziran sayısında yayımlandı.
İçindekiler
N95 yüz maskesi nasıl değiştirildi?
Önceki araştırmalar, filtre liflerine bakır gibi virüsleri etkisiz hale getirebilen metal nanomalzemeler ekleyerek antiviral aktiviteye sahip yüz maskeleri oluşturmuştur.
Ancak araştırmacılar, metal nanomalzemelerin maske filtresinden ayrılıp solunarak toksisiteye neden olabileceğinden endişe ediyordu.
Net pozitif yüke sahip uzun zincirli moleküller olan polikasyonlar, yüzeylere antiviral aktivite kazandırmak için metal nanomalzemeler yerine kullanılabilir. Önceki çalışmalar, polikasyonların temas halinde bakteri ve virüsleri hücre zarlarını bozarak öldürme yeteneğini belgelemiştir.
Rensselaer’de kimya ve biyoloji mühendisliği yardımcı doçenti ve yeni yüz maskesi araştırmasının ortak yazarı olan Dr. Helen Zha, araştırma ekibiyle birlikte geliştirdikleri polikasyon temelli yöntemi bir basın açıklamasında anlattı. Yöntem, N95 maskelerinde yaygın olarak filtrasyon malzemesi olarak kullanılan polipropilen kumaşa antimikrobiyal özellikler kazandırıyor.
“Geliştirdiğimiz süreç, [N95 maske filtre malzemesinin üstünde] virüsleri ve bakterileri esasen dış katmanlarını kırarak öldürebilen bu liç yapmayan polimer kaplamayı oluşturmak için gerçekten basit bir kimya kullanıyor.”
Dr. Helen Zha
Dr. Zha’nın ekibi, aşılama işlemini yürütmek için ultraviyole (UV) ışık kullanarak polipropilen elyaf yüzeylerine bir kuaterner amonyum polimer (bir polikasyon) uyguladı. Ortaya çıkan ultra ince polimer kaplama, elyaf yapısını veya filtrenin nefes alabilirliğini büyük ölçüde değiştirmeden filtreye kalıcı bir pozitif yük veriyor.
Antibakteriyel ve antiviral aktivite
Araştırmacılar, polimer kaplı polipropilenin temas halinde birkaç lipid zarflı virüsün yanı sıra Staphylococcus aureus ve Escherichia coli bakterilerini de etkisiz hale getirebildiğini buldu.
Polimer kaplı polipropilenin antiviral aktivitesi farklı virüsler kullanılarak test edilmiştir. Bunlar arasında insan koronavirüsü SARS-CoV-2’ye benzer bir fare koronavirüsü, bir insan koronavirüsü ve bir suid herpesvirüs (psödorabies virüsü olarak da adlandırılır) vardı. Kaplanmış filtre ile temastan sonra, antiviral aktivite virüs suşuna ve bulaşıcı virüsü ölçme yöntemine bağlı olarak önemli ölçüde değişmesine rağmen bulaşıcı viral birimlerin sayısı azalmıştır.
Araştırmacılar, önceki çalışmalarda açıklanan antimikrobiyal mekanizmalara dayanarak, pozitif yüklü polipropilenin temas halinde virüsleri ve bakterileri hücre zarlarını bozarak öldürdüğüne inanıyor.
Filtrasyon verimliliği
Araştırmacılar, antimikrobiyal polimer kaplamanın uygulanmasından sonra N95 filtresinin filtrasyon verimliliğinin azaldığını belirtmişlerdir.
Ancak bu sorun, polimer kaplamalı maskenin altına değiştirilmemiş bir N95 maskesi takılarak çözülebilir.
Gelecekte, maske üreticileri N95 maskesinin dış katmanında antimikrobiyal polimer kullanabilir.
Ticarileştirme ve diğer uygulamalar
Antimikrobiyal polimer kaplama işlemi, yenilerinin üretilmesini gerektirmek yerine mevcut maske filtrelerine uygulanabilir.
Bununla birlikte Dr. Zha MNT’ye polimer kaplama yönteminin “ticarileştirmeyi kolaylaştırmak için” tasarlandığını söyledi.
“Bilinçli olarak hazırda bulunan reaktifleri, çözücüleri ve ekipmanları kullandık. Basit kimyalar ve metotlar izledik.
“Bilinçli olarak kolayca bulunabilen reaktifler, çözücüler ve ekipmanlar kullandık. Ölçeklendirilebilme potansiyeline sahip basit kimyalar ve yöntemler izledik” diyor Dr. Zha. “Ölçeklendirilmiş üretim ve ticari gerçekleştirme için uygun bir yol olduğunu düşünüyorum.”
Bir basın açıklamasına göre, Rensselaer Mühendislik Fakültesi dekanı Shekhar Garde, antimikrobiyal polimer kaplama yönteminden “akıllı bir strateji” olarak bahsetti ve çok yönlülüğüne dikkat çekti.
Garde, “Günlük yaşamda polipropilenin bolluğu göz önüne alındığında, belki de bu strateji diğer birçok bağlamda da yararlıdır” dedi.
Referans;
Virucidal N95 Respirator Face Masks via Ultrathin Surface-Grafted Quaternary Ammonium Polymer CoatingsMirco Sorci, Tanner D. Fink, Vaishali Sharma, Sneha Singh, Ruiwen Chen, Brigitte L. Arduini, Katharine Dovidenko, Caryn L. Heldt, Edmund F. Palermo, and R. Helen ZhaACS Applied Materials & Interfaces 2022 14 (22), 25135-25146DOI: 10.1021/acsami.2c04165