È stato dimostrato che le maschere per il viso sono efficaci nel filtrare virus come il virus SARS-CoV-2, riducendo così il rischio di infezione. Un team di ricercatori del MIT ora spera di fare un ulteriore passo avanti e creare una mascherina che inattiva i virus usando il calore.
I ricercatori mirano a costruire maschere che incorporino una rete di rame riscaldata. Mentre la persona che indossa la maschera inspira ed espira, l’aria scorre ripetutamente attraverso la rete e tutte le particelle virali nell’aria vengono rallentate e inattivate dalla rete e dalle alte temperature.
Una tale maschera potrebbe essere utile per gli operatori sanitari, dicono i ricercatori, così come per i membri del pubblico in situazioni in cui sarebbe difficile ottenere un distanziamento sociale, come un autobus affollato.
“Questo è un concetto di maschera completamente nuovo in quanto non blocca principalmente il virus. In realtà lascia che il virus passi attraverso la maschera, ma lo rallenta e lo inattiva “, afferma Michael Strano, Professore di Ingegneria Chimica al MIT di Carbon P. Dubbs.
I ricercatori hanno iniziato a costruire prototipi e sperano di iniziare presto a testarli. Hanno descritto il nuovo concetto e design in un documento che hanno pubblicato su bioRxiv, un server di prestampa online, e hanno anche presentato il documento a una rivista peer-reviewed.
Strano è l’autore senior dell’articolo e lo studente laureato del MIT Samuel Faucher è l’autore principale. Altri autori includono gli studenti laureati del MIT Daniel Lundberg, Xinyao Liang e Xiaojia Jin; la laureata Rosalie Phillips; postdoc Dorsa Parviz; e Jacopo Buongiorno, Professore TEPCO di Scienza e Ingegneria Nucleare al MIT.
Il team ha deciso di progettare una maschera in grado di uccidere i virus usando il calore. Hanno deciso di utilizzare la rete di rame come elemento di riscaldamento e cattura e hanno eseguito alcuni modelli matematici per determinare l’intervallo di temperatura ottimale che avrebbero dovuto raggiungere per uccidere i coronavirus che fluiscono verso l’interno o verso l’esterno dalla respirazione naturale.
“La stragrande maggioranza delle maschere oggi funziona per filtrazione, filtrando le particelle in base alle dimensioni o alla carica elettrica”, afferma Faucher. “Questa maschera si basa su un meccanismo diverso e funziona prevalentemente per inattivazione termica.”
I ricercatori hanno calcolato la rapidità con cui i coronavirus si degradano a diverse temperature e condizioni di intrappolamento e hanno scoperto che una temperatura di circa 90 gradi Celsius potrebbe ottenere una riduzione da mille a un milione di volte delle particelle virali, a seconda della dimensione finale della maschera.
Hanno anche dimostrato che tale temperatura può essere raggiunta facendo passare una corrente elettrica attraverso una rete di rame spessa 0,1 millimetri 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 maschera per alcune ore e raffredderebbe l’aria prima che venga inalata.
“Ovviamente, dobbiamo essere consapevoli della sicurezza e del comfort degli utenti di maschere”, afferma Faucher. “L’aria verrà raffreddata dopo l’inattivazione virale per rendere la maschera comoda 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. Man mano che la persona che indossa la maschera inspira ed espira, il flusso d’aria si inverte continuamente, consentendo a tutti i virus nella maschera di passare più volte sulla rete e rendendo più probabile che vengano disattivati.
L’aria purificata esce dalle prese d’aria su entrambi i lati della maschera.