Materiale altamente filtrante per la produzione di mascherine filtranti N95, FFP2 e chirurgiche

Dr. Timo J.C. Oude Vrielink, Prof. Johanna H. Meijer
Dipartimento di Tecnologie Mediche, Dipartimento di Biologia Cellulare e Biochimica
Centreo Medico dell’ Universitá di Leiden, Leiden, Olanda

Traduzione a cura di Marco Brancaccio
Dipartimento di Neuroscienze, Facoltá di Medicina
Imperial College London, Londra, Regno Unito

Questa è una versione ridotta della pubblicazione scientifica in PLOS ONE:
https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0236239

Data l’attuale carenza di mascherine respiratorie e la conseguente mancanza di dispositivi di protezione individuale per l’uso da parte del personale clinico, abbiamo esaminato soluzioni “bottom up” che consentano agli ospedali di fabbricare mascherine respiratorie che: (i) soddisfino i requisiti in termini di capacità di filtraggio, (ii ) siano facili da produrre rapidamente e localmente e (iii) possano essere costruite utilizzando materiali comunemente disponibili negli ospedali di tutto il mondo. Poiché SARS-CoV-2 può essere trasmesso tramite droplet respiratorie e potenzialmente aerosol, la richiesta di mascherine respiratorie di alta qualità e ben testate è aumentata notevolmente. Le linee guida dell’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) richiedono che gli operatori sanitari nelle unitá di terapia intensiva indossino una maschera che fornisca almeno una protezione FFP2 o N95, con FFP2 corrispondente a un’efficienza del filtro di almeno il 94%. In altre condizioni, l’OMS raccomanda agli operatori sanitari di indossare mascherine chirurgiche, che hanno una maggiore resistenza agli schizzi ma una minore efficienza del filtro antiparticolato.

Abbiamo investigato se il tessuto dei fogli per il confezionamento dei dispositivi medici da sottoporre a sterilizzazione possa essere idoneo per la produzione di mascherine FFP2, N95 o chirurgiche. Il materiale di confezionamento Halyard Quickcheck H300 (prodotto da Owens & Minor) viene utilizzato abitualmente negli ospedali di tutto il mondo per confezionare gli strumenti chirurgici per la sterilizzazione.
Abbiamo riscontrato che questo materiale di confezionamento soddisfa i criteri di filtraggio richiesti (Tabella 1). In particolare, tre strati raggiungono un’efficienza di filtraggio del 94%, 99% e 100% per particelle da 0,3 µm, 0,5 µm e 3,0 µm, rispettivamente. Questi valori sono vicini all’efficienza fornita dalle mascherine FFP2 e N95. Due strati producono rispettivamente 86,60 ± 1,91%, 98,02 ± 0,46% e 99,97 ± 0,01% di filtraggio (soddisfacendo i criteri per una mascherina respiratoria FFP1). L’uso di un solo strato di materiale soddisfa i criteri per l’uso come “mascherina chirurgica”. Anche dopo sterilizzazioni ripetute, le proprietà del materiale sono sufficienti per l’uso come maschera chirurgica.

Tabella 1. Efficienza di filtraggio del materiale Quickcheck H300 rispetto a mascherine filtranti comunenente disponibili in commercio

 0.3 µm0.5 µm3.0 µm
Mascherina chirurgica54.52±2.77%88.61±1.13%98.92±0.64%
Foglio singolo H30070.08±0.48%89.68±0.70%99.74±0.13%
Mascherina FFP294.08±0.42%99.57±0.04%100.00±0.00%
Foglio triplo H30093.84±0.37%99.45±0.08%99.99±0.01%

Per facilitarne la produzione a livello locale negli ospedali, abbiamo costruito una mascherina respiratoria completa. Abbiamo identificato un set di base di materiali convenzionali (alluminio, gomma neoprene e materiale elastico) con caratteristiche adeguate (vedi Figura 1); tuttavia altri design alternativi possono essere utilizzati con successo. La maggior parte degli ospedali, anche nelle zone rurali, dispone di un laboratorio di base. L’unico requisito fondamentale per il nostro progetto è una macchina da taglio per alluminio e bande elastiche da fogli più grandi. Il modello che proponiamo è relativamente facile da realizzare, e abbiamo intenzionalmente progettato la mascherina in modo tale che chi la indossa possa respirare attraverso l’intera superficie della mascherina, aumentandone traspirabilità e comfort.

Il nostro studio é specificamente mirato a consentire soluzioni negli ospedali e in altri ambienti critici. Il materiale di confezionamento Halyard soddisfa i requisiti raccomandati dall’OMS e può quindi essere utilizzato per proteggere il personale ospedaliero e altri professionisti sanitari che non dispongono di altre soluzioni commerciali.

Figura 1. Progetto per fabbricare una maschera respiratoria con il materiale isolante sterile. (A) Piegatura e cucitura del materiale. (B) Fissaggio della clip nasale e progetto finale. Una descrizione completa è fornita nella pubblicazione accademica ad accesso gratuito.

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