I ricercatori sviluppano una maschera antivirale che uccide i virus

Come evidenziato durante la pandemia di COVID-19, le mascherine riducono il rischio di infezione virale riducendo la diffusione delle goccioline respiratorie.

La portavoce della FDA Audra Harrison ha dichiarato a Medical News Today che, ad oggi, le maschere respiratorie N95 approvate dal National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) sono "il gold standard per la protezione respiratoria per il personale sanitario".

Tuttavia, le mascherine tradizionali – comprese le N95 – non sono in grado di disattivare i virus al contatto.

Il rischio di contaminazione aumenta con il tempo di utilizzo e si consiglia agli operatori sanitari di smaltire le maschere facciali dopo l’esposizione del paziente. Ciò potrebbe portare a mascherare le carenze e a generare notevoli quantità di rifiuti di plastica.

Ma i ricercatori del Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) di New York hanno sviluppato un metodo che conferisce proprietà antivirali e antibatteriche ai filtri della maschera facciale N95. Hanno scoperto che l’integrazione di materiali con proprietà antivirali nelle maschere facciali migliora la loro capacità di proteggere dalle infezioni, prolungando anche il tempo di indossamento e riducendo così i rifiuti di plastica.

La nuova ricerca è stata pubblicata nel numero di giugno di ACS Applied Materials & Interfaces.

Ricerche precedenti hanno creato maschere facciali con attività antivirale incorporando nanomateriali metallici in grado di disattivare virus, come il rame, nelle fibre del filtro.

Tuttavia, i ricercatori temevano che i nanomateriali metallici potessero staccarsi dal filtro della maschera ed essere inalati, causando tossicità.

I policationi – molecole a catena lunga con una carica netta positiva – possono essere utilizzati al posto dei nanomateriali metallici per conferire alle superfici attività antivirale. Precedenti studi hanno documentato la capacità dei policationi di uccidere batteri e virus al contatto distruggendo le loro membrane cellulari.

La dottoressa Helen Zha, assistente professore di ingegneria chimica e biologica alla Rensselaer e coautrice della nuova ricerca sulle maschere facciali, ha spiegato in un comunicato stampa il metodo basato sui policationi che lei e il suo gruppo di ricerca hanno sviluppato. Il metodo conferisce proprietà antimicrobiche al tessuto in polipropilene, comunemente utilizzato come materiale filtrante nelle maschere N95.

"Il processo che abbiamo sviluppato utilizza una chimica davvero semplice per creare questo rivestimento polimerico non lisciviabile [sopra il materiale filtrante della maschera N95] che può uccidere virus e batteri essenzialmente rompendo il loro strato esterno."

– Dott.ssa Helen Zha

Il team del dottor Zha ha applicato un polimero di ammonio quaternario (un policatione) alle superfici in fibra di polipropilene, utilizzando la luce ultravioletta (UV) per guidare il processo di innesto. Il rivestimento polimerico ultrasottile risultante conferisce al filtro una carica positiva permanente senza modificare notevolmente la struttura della fibra o la traspirabilità del filtro.

I ricercatori hanno scoperto che il polipropilene rivestito di polimero potrebbe disattivare diversi virus avvolti da lipidi, così come i batteri Staphylococcus aureus ed Escherichia coli, al contatto.

L'attività antivirale del polipropilene rivestito di polimero è stata testata utilizzando diversi virus. Questi includevano un coronavirus murino simile al coronavirus umano SARS-CoV-2, un coronavirus umano e un herpesvirus suicida (chiamato anche virus della pseudorabbia). Dopo il contatto con il filtro rivestito, il numero di unità virali infettive è diminuito, sebbene l’attività antivirale variasse in modo significativo a seconda del ceppo virale e del metodo per quantificare il virus infettivo.

Sulla base dei meccanismi antimicrobici descritti in studi precedenti, i ricercatori ritengono che il polipropilene caricato positivamente uccida virus e batteri al contatto distruggendo la loro membrana cellulare.

I ricercatori hanno notato che l’efficienza di filtrazione del filtro N95 diminuisce dopo l’applicazione del rivestimento polimerico antimicrobico.

Tuttavia, questo problema può essere risolto indossando una maschera N95 inalterata sotto la maschera rivestita in polimero.

In futuro, i produttori di maschere potrebbero utilizzare polimeri antimicrobici nello strato esterno della maschera N95.