Progettata mascherina che genera calore per filtrare e inattivare il coronavirus Covid-19

Le mascherine facciali si sono dimostrate efficaci nel filtrare il coronavirus Covid-19, riducendo così il rischio di infezione. Il team di ricercatori del MIT spera ora di fare un ulteriore passo avanti con una mascherina che inattivi i virus utilizzando il calore generato da una rete di rame incorporata che può essere riscaldata.
L’aria mentre la persona che indossa la mascherina inspira ed espira, fluisce ripetutamente attraverso la struttura a maglie, le particelle virali presenti nell’aria vengono rallentate e inattivate dalla mascherina e dall’alta temperatura, questo tipo di mascherina potrebbe essere utile per i professionisti della sanità, così come per il pubblico in situazioni in cui la distanza sociale sarebbe difficile da raggiungere, come ad esempio in un autobus affollato.
Michael Strano, professore di Ingegneria Chimica del MIT ha detto:
«Questo è un concetto di mascherina completamente nuova, in quanto principalmente non blocca, il virus, in realtà lascia passare il virus attraverso la mascherina, ma lo rallenta e lo inattiva».
I ricercatori hanno costruito prototipi, sperano di iniziare presto a testarli. Hanno descritto il nuovo concetto e il nuovo design in un articolo che hanno postato su bioRxiv, un server di prestampa online, e hanno anche inviato l’articolo a una rivista peer-reviewed.

Inattivazione dei virus
Michael Strano insieme a Jacopo Buongiorno, Professore di Scienza e Ingegneria Nucleare al MIT, lo scorso marzo poco dopo che il MIT aveva avviato le operazioni di ricerca nel campus, hanno iniziato a esplorare concetti per nuovi tipi di mascherine facciali. Hanno cercato di indagare attraverso i rapporti scientifici esistenti sui diversi tipi di mascherine, non hanno trovato nessuna mascherina che sia stata progettata principalmente per uccidere i virus attraverso il calore.
Michael Strano ha detto:
«Le mascherine che indossiamo ora sono progettate per catturare una parte del virus. Offrono protezione, ma nessuno ha pensato di disattivare il virus e sterilizzare l’aria, questo mi ha sorpreso».
Il team di ricercatori per progettare la mascherina in grado con il calore di uccidere il coronavirus Covid-19 hanno utilizzato la rete di rame come elemento riscaldante e di cattura. Hanno valutato alcuni modelli matematici per determinare durante la naturale respirazione l’intervallo di temperatura ottimale per uccidere i coronavirus che fluiscono verso l’interno o verso l’esterno.
Samuel Faucher del team dei ricercatori ha detto:
«Oggi la maggioranza delle mascherine funziona per filtrazione, filtrando le particelle in base alle dimensioni o alla carica elettrica».
I ricercatori del MIT hanno calcolato la velocità con cui i coronavirus si degradano a diverse temperature e condizioni di intrappolamento, hanno scoperto che una temperatura di circa 90° C potrebbe ridurre le particelle virali tra mille e milioni di volte, a seconda della dimensione finale della mascherina. Hanno dimostrato che la temperatura nella mascherina può essere raggiunta facendo passare una corrente elettrica attraverso una rete di rame di 0,1 millimetri di spessore o un riscaldatore termoelettrico, alimentato da una piccola batteria. I prototipi attuali includono una batteria da 9 volt, che fornirebbe energia sufficiente per riscaldare la mascherina per alcune ore e raffredderebbe l’aria prima che venga inalata.
Samuel Faucher ha detto:
«Naturalmente, dobbiamo essere consapevoli della sicurezza e del comfort per gli utenti che indossano la mascherina. L’aria sarà raffreddata dopo l’inattivazione virale per rendere la mascherina confortevole e sicura da usare».
I ricercatori sono stati in grado di migliorare l’efficienza della disattivazione del virus sfruttando il respiro per creare un tipo di reattore noto come reattore a flusso inverso: mentre la persona che indossa la mascherina inspira ed espira, il flusso d’aria si inverte continuamente, inducendo qualsiasi virus nella mascherina a passare molte volte sopra la rete riscaldata, rendendo più probabile la loro neutralizzazione. L’aria purificata esce dalle prese d’aria su entrambi i lati della mascherina.
Michael Strano spiega:
«Questo design permette di indossare una mascherina che si adatta a proprio viso, il coronavirus Covid-19 può passare molto più tempo a essere disattivato di quanto non lo sarebbe senza il design del reattore a flusso inverso».
La rete di rame nella mascherina è circondata da neoprene, un materiale isolante che impedisce all’esterno della mascherina di diventare troppo calda per essere indossata.
Jacopo Buongiorno ha detto:
«Raggiungere la temperatura per l’inattivazione del coronavirus Covid-19 isolando termicamente il volto della persona e garantendo un’inalazione di aria fresca accettabile è stata una sfida interessante per il trasferimento del calore, che abbiamo risolto con l’isolamento in neoprene e il riscaldamento rigenerativo».

Migliore tecnologia
I respiratori N95, le mascherine chirurgiche e le mascherine di stoffa sono efficaci durante la pandemia, ma un potenziale vantaggio delle mascherine che utilizzano il calore per uccidere il coronavirus Covid-19, non hanno bisogno di essere decontaminate o gettate via dopo l’uso. Inoltre, possono offrire una protezione extra eliminando il virus piuttosto che limitarsi a filtrarlo.
Michael Strano sulla nuova mascherina ha detto:
«Ciò che dimostriamo dal punto di vista medico è che è possibile indossare qualcosa sul viso che non sia troppo ingombrante, che possa effettivamente permettere di respirare aria sterile. La prospettiva di poter respirare aria sterile proteggendo le persone che ti circondano e proteggendo te stesso, è solo il passo successivo. È una migliore tecnologia».
I ricercatori hanno detto che le mascherine che generano calore sarebbero più costose delle mascherine di stoffa o delle mascherine chirurgiche, ma possono essere molto utili in situazioni in cui il rischio di esposizione è elevato. Hanno presentato una domanda di brevetto per il loro design delle loro mascherine, hanno intenzione di iniziare a testare i prototipi al MIT con i loro collaboratori.

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Pino Silvestri, blogger per diletto, fondatore, autore di Virtualblognews, presente su Facebook e Twitter.
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