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Nanotecnologia di uso dei ricercatori per sviluppare il nuovo modello della maschera di coronavirus

Oltre 84,8 milioni ha confermato i casi della malattia 2019 (COVID-19) di coronavirus sono stati riferiti all'organizzazione mondiale della sanità (WHO), compreso 1,85 milione morti. Questo tributo vacillante viene anche in mezzo delle misure cruciali approntate dai servizi sanitari di salute pubblica universalmente, quali i lockdowns, i divieti di viaggio, le restrizioni di massa della riunione, le quarantene domestiche, il sociale che distanziano le misure, gli atti protettivi personali ed altri interventi non farmaceutici.

La diffusione del virus nelle goccioline dell'aerosol è trasmissione a lungo raggio diretta più contagiosa; l'emivita di SARS-CoV-2 in aerosol è di 1,1 ore. Una delle strategie principali di diminuzione nella diffusione del coronavirus novello, poi, è stata l'uso delle maschere di protezione. Per la pandemia, molti tipi di maschere hanno colpito il servizio con i livelli di variazione di efficacia.

La dimensione del poro di una maschera è critica nella sua efficacia nell'impedire l'infezione - generalmente, ci sono una coppia di micron in maschere chirurgiche e dieci alle centinaia di micron nelle maschere del panno. I filtri dell'aria del electrospun, dovuto i loro nanofibers ultrafine (~300 nanometro), hanno una dimensione molto piccola del poro comparativamente. Le membrane nanofibrous di Electrospun sono egualmente eccellenti per eliminare gli aerosol (perle del polistirolo, NaCl e batteri).

Un gruppo di ricerca basato negli Stati Uniti dall'università di George Washington e dalla riva del fiume dell'università di California ha progettato e da costruzione i filtri dell'aria nanofibrous del electrospun che tengono la promessa per le applicazioni in dispositivi di protezione individuale e negli ambienti interni. Il gruppo ha confrontato il risparmio di temi di filtrazione del coronavirus e degli aerosol del NaCl ad una vasta gamma di filtri dell'aria del electrospun e maschere di protezione.

Hanno sviluppato i filtri dell'aria avanzati del electrospun per la cattura degli aerosol di coronavirus - mostrare una prestazione eccellente di fino a 99,9%. Indicano che questi filtri superano molte maschere di protezione disponibili nel commercio.

Quindi, in questo studio, egualmente indicano per la prima volta che il NaCl è un sostituto ammissibile per il coronavirus durante le prove di filtrazione dell'aerosol.

Electrospinning è una nuova tecnologia per sintetizzare le membrane nanofibrous non tessute che sono ideali per filtrazione dell'aria. Qui, una soluzione del polimero è espelsa in un forte campo elettrico per formare i nanofibers fini che diminuiscono la dimensione del poro. Ciò permette all'efficace bloccaggio di piccole particelle sospese nell'aria.

Il diametro della fibra dei filtri dal electrospun utilizzati in questo studio varia fra 0.2-1.3 micron. I filtri dal electrospun hanno avuti un ≤ medio di dimensione del poro 2,7 micron, mentre tutte le maschere commerciali hanno avute un ≥ medio di dimensione del poro 17,5 micron.

Poiché electrospinning funziona nell'ambito di forte campo elettrico (cioè, 1-5 chilovolt cm-1), i filtri conservano la superficie e le tariffe a volume che promuove significativamente il bloccaggio dell'aerosol attraverso l'attrazione elettrostatica.

Per le prove di filtrazione, gli aerosol del NaCl sono ampiamente usati. In questo studio, il gruppo ha confrontato il risparmio di temi di filtrazione ottenuto dagli aerosol di coronavirus e dagli aerosol del NaCl.

Il gruppo ha selezionato il virus di epatite murino A59 (MHVA59), un coronavirus nella stessa famiglia di SARS-CoV-2, per la generazione dell'aerosol e la filtrazione. Hanno dimostrato che gli aerosol del NaCl sono un sostituto ammissibile per gli aerosol di coronavirus nelle prove di filtrazione quando i filtri dell'aria e le maschere di protezione con le diversi dimensioni, morfologie e risparmi di temi del poro sono stati usati.

Gli autori sostengono che questo è il primo studio su questo genere: valutando il risparmio di temi di filtrazione dei filtri dell'aria/maschere di protezione usando gli aerosol di un coronavirus piuttosto che sostituisce.

Il nostro lavoro pavimenta un nuovo viale per filtrazione d'avanzamento dell'aria sviluppando i filtri dell'aria nanofibrous del electrospun per gestire la trasmissione ærea SARS-CoV-2.„

Questo studio dimostra che i filtri dell'aria del electrospun costituiti dai nanofibres tengono la promessa per assicurare la protezione efficiente contro le particelle disperse nell'aria di coronavirus. Che sviluppa il electrospun i filtri dell'aria per la cattura degli aerosol virali è ancora nella sua fase nascente; questo studio indicativo mostra che un significativo si muove in avanti.

Risparmio di temi di filtrazione dell
Risparmio di temi di filtrazione dell'aerosol dei filtri dell'aria del electrospun e delle maschere di protezione commerciali. Gli aerosol generati dal coronavirus (MHV-A59) e dal NaCl sono stati usati per le prove. I diamanti rossi e blu rappresentano il risparmio di temi medio di filtrazione degli aerosol MHV-A59 dai filtri dell'aria del electrospun e dalle maschere di protezione commerciali, rispettivamente. Il pentagono grigio rappresenta il risparmio di temi medio di filtrazione degli aerosol del NaCl. Le barre rosse, blu e grige rappresentano i valori massimi e minimi del risparmio di temi di filtrazione in repliche.

Questo studio ha convalidato l'eleggibilità di NaCl come sostituto del coronavirus nelle prove di filtrazione dell'aerosol paragonando il risparmio di temi di filtrazione per una vasta gamma di filtri dell'aria e maschere di protezione alle dimensioni del poro ed agli intervalli differenti di risparmio di temi.

La maggior parte dei filtri dell'aria utilizzati in fabbricati residenziali, commerciali ed industriali - eccetto gli ultrafiltri (HEPA) - utilizzati nelle strutture ospedaliere catturano soltanto le più grandi particelle come polvere, le spore della muffa, o i batteri ma i virus non dispersi nell'aria. Il bisogno dell'ora - un filtro dell'aria innovatore ed efficiente per il sistema di HVAC che può impedire la trasmissione e la capitalizzazione a lungo raggio degli aerosol di coronavirus - è indirizzato in questo studio.

Promessa delle tenute di nanotecnologia per i filtri dell'aria efficaci, evolutivi ed accessibili di sviluppo per sia la maschera/respiratore che applicazioni di sistema di HVAC.„

Avviso *Important

il medRxiv pubblica i rapporti scientifici preliminari che pari-non sono esaminati e, pertanto, non dovrebbero essere considerati conclusivi, guida la pratica clinica/comportamento correlato con la salute, o trattato come informazioni stabilite.

Journal reference:
  • Haihuan Wang, Hongchen Shen, Zhe Zhou, Mengyang Zhang, Minghao Han, David P. Durkin, Danmeng Shuai, Yun Shen. (2021) Development of Electrospun Nanofibrous Filters for Controlling Coronavirus Aerosols. medRxiv. doi: https://doi.org/10.1101/2020.12.30.20249046, https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.12.30.20249046v1
Dr. Ramya Dwivedi

Written by

Dr. Ramya Dwivedi

Ramya has a Ph.D. in Biotechnology from the National Chemical Laboratories (CSIR-NCL), in Pune. Her work consisted of functionalizing nanoparticles with different molecules of biological interest, studying the reaction system and establishing useful applications.

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