Des chercheurs ont développé des masques antiviraux N95 qui peuvent potentiellement être portés plus longtemps, réduisant ainsi les déchets.
L’équipe de recherche a utilisé un équipement accessible et abordable pour améliorer les masques N95 et réduire les déchets.
Les chercheurs du Rensselaer Polytechnic Institute ont créé une méthode pratique pour produire des masques N95 qui sont à la fois d’excellentes barrières contre les germes et des tueurs de germes par contact. Les masques antiviraux et antibactériens peuvent être portés pendant de plus longues périodes, ce qui réduirait les déchets plastiques car les masques ne devraient pas être remplacés aussi souvent.
Afin de lutter contre les maladies respiratoires infectieuses et la pollution environnementale, Helen Zha, professeur adjoint d’ingénierie chimique et biologique et membre du Center for Biotechnology and Interdisciplinary Studies at Rensselaer (CBIS), a travaillé avec Edmund Palermo, professeur associé de science et d’ingénierie des matériaux et membre du Center for Materials, Devices, and Integrated Systems (cMDIS) à Rensselaer.
“Il s’agissait d’un défi d’ingénierie des matériaux à multiples facettes avec une équipe de collaborateurs formidable et diversifiée”, a déclaré M. Palermo. “Nous pensons que ce travail est le premier pas vers un équipement de protection individuelle autostérilisant et de plus longue durée, tel que le masque respiratoire N95. Il pourrait contribuer à réduire la transmission des agents pathogènes en suspension dans l’air en général.”
Les chercheurs ont réussi à greffer des polymères antimicrobiens à large spectre sur les filtres en polypropylène utilisés dans les masques N95, selon l’étude qui a été récemment publiée dans Applied ACS Materials and Interfaces.
Un masque de protection respiratoire N95 est conçu pour offrir un ajustement très serré sur le visage et un filtrage très efficace des particules en suspension dans l’air.
“Les couches de filtration actives des masques N95 sont très sensibles aux modifications chimiques”, a déclaré Zha. “Les couches de filtration actives des masques N95 sont très sensibles à la modification chimique, qui peut les rendre moins performantes en termes de filtration, de sorte qu’elles ne fonctionnent plus comme des N95. Ils sont fabriqués en polypropylène, qui est difficile à modifier chimiquement. Un autre défi est que vous ne voulez pas perturber le réseau très fin de fibres de ces masques, ce qui pourrait les rendre plus difficiles à respirer.”
Zha et Palermo, ainsi que d’autres chercheurs de Rensselaer, du Michigan Technological Institute et du Massachusetts Institute of Technology, ont fixé de manière covalente des polymères d’ammonium quaternaire antimicrobiens à la surface des fibres de tissus non tissés en polypropylène en utilisant un greffage initié par les ultraviolets (UV). Les tissus ont été donnés par Hills Inc. avec l’aimable autorisation d’un ancien élève de Rensselaer, Tim Robson.
“Le processus que nous avons mis au point utilise une chimie vraiment simple pour créer ce revêtement polymère non lixiviant qui peut tuer les virus et les bactéries en brisant essentiellement leur couche externe”, a déclaré Zha. “C’est très simple et une méthode potentiellement évolutive”.
L’équipe n’a utilisé que de la lumière UV et de l’acétone dans leur processus, qui sont largement disponibles, pour le rendre facile à mettre en œuvre. En outre, le procédé peut être appliqué à des filtres en polypropylène déjà fabriqués, sans qu’il soit nécessaire d’en développer de nouveaux.
L’équipe a constaté une diminution de l’efficacité de la filtration lorsque le procédé a été appliqué directement à la couche de filtration des masques N95, mais la solution est simple. L’utilisateur pourrait porter un masque N95 non modifié ainsi qu’une autre couche de polypropylène sur laquelle serait appliqué le polymère antimicrobien. À l’avenir, les fabricants pourraient fabriquer un masque avec le polymère antimicrobien incorporé dans la couche supérieure.
Grâce à une subvention RAPID (Rapid Response Research) de la National Science Foundation, Zha et Palermo ont commencé leurs recherches en 2020, lorsque les masques N95 étaient en rupture de stock.
Les travailleurs de la santé réutilisaient même des masques qui étaient censés être à usage unique. Avance rapide jusqu’en 2022 et les masques faciaux de tous types sont désormais largement disponibles. Cependant, les taux de COVID sont toujours élevés, la menace d’une autre pandémie à l’avenir est une possibilité distincte, et les masques à usage unique et jetables s’accumulent dans les décharges.
“Avec un peu de chance, nous sommes de l’autre côté de la pandémie de COVID”, a déclaré Zha. “Mais ce type de technologie sera de plus en plus important. La menace des maladies causées par des microbes en suspension dans l’air ne va pas disparaître. Il est grand temps que nous améliorions les performances et la durabilité des matériaux que nous utilisons pour nous protéger.”
“Fixer des groupes chimiques qui tuent les virus ou les bactéries au contact du polypropylène est une stratégie intelligente”, a déclaré Shekhar Garde, doyen de l’école d’ingénieurs de Rensselaer. “Étant donné l’abondance du polypropylène dans la vie quotidienne, cette stratégie est peut-être utile dans de nombreux autres contextes, comme…”.bien.”
L’étude a été financée par le NIH/National Institutes of Health.
Référence : “Virucidal N95 Respirator Face Masks via Ultrathin Surface-Grafted Quaternary Ammonium Polymer Coatings” par Mirco Sorci, Tanner D. Fink, Vaishali Sharma, Sneha Singh, Ruiwen Chen, Brigitte L. Arduini, Katharine Dovidenko, Caryn L. Heldt, Edmund F. Palermo et R. Helen Zha, 25 mai 2022, ACS Applied Materials and Interfaces.
DOI : 10.1021/acsami.2c04165
