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La luce ultravioletta può pulire le maschere N95 per il riutilizzo senza ostacolare le prestazioni, secondo uno studio

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Credito: CC0 Pubblico Dominio

Per combattere il COVID-19 in mezzo alla carenza di forniture nel 2020, le strutture sanitarie negli Stati Uniti hanno fatto ricorso alla disinfezione dei dispositivi di protezione individuale (DPI), come le maschere N95, per il riutilizzo con metodi come la luce ultravioletta (UV). Ma sono rimaste domande sulla sicurezza e l’efficacia di questi metodi e sul modo migliore per implementarli.

Ora, nell’esame forse più rigoroso degli effetti della luce UV sulle maschere N95, i ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) hanno dimostrato che queste maschere possono essere disinfettate con scarso impatto sulla loro forma o funzione. In un nuovo studio pubblicato nel Giornale di ricerca dell’Istituto nazionale di standard e tecnologiai ricercatori, con l’aiuto di partner federali e privati, hanno esaminato le maschere N95 esposte ai raggi UV alla ricerca di tracce di virus e hanno cercato i cambiamenti nella forma delle loro fibre, la capacità di filtrare gli aerosol e altre proprietà.

I risultati rappresentano un passo fondamentale verso l’elaborazione di standard UV che potrebbero avere vantaggi di vasta portata in futuro.

“In questo momento, le tecnologie UV sono davvero agli inizi per quanto riguarda l’ambiente sanitario”, ha affermato Dianne Poster, ricercatrice chimica del NIST e consulente senior, coautrice dello studio. “E i dati in questo documento potrebbero essere davvero determinanti per costruire le basi affinché queste applicazioni diventino più di routine”.

Le maschere N95 forniscono una formidabile difesa contro le malattie respiratorie infettive. Il “95” in “N95” si riferisce alla capacità della maschera di intrappolare almeno il 95% delle particelle piccole quanto 75 nanometri (miliardesimi di metro) che possono ospitare agenti nocivi come il coronavirus. Ma nonostante il design efficace dell’N95, era inteso solo per un uso singolo.

Con la domanda di DPI che superava di gran lunga l’offerta quando il COVID-19 è scoppiato per la prima volta negli Stati Uniti nel 2020, gli operatori sanitari si sono rivolti alla disinfezione di maschere e altri DPI utilizzando una manciata di metodi, tra cui la luce UV-C, un tipo relativamente comune di radiazioni UV utilizzate in altre applicazioni germicide.

UV-C è stato utilizzato per decenni per liberare aria, acqua e superfici da batteri e virus, con applicazioni supportate dalla ricerca scientifica. Ma con la sua improvvisa e diffusa applicazione alle maschere N95, la tecnologia è stata catapultata in un territorio inesplorato, dove si sapeva poco su come applicarla in modo efficace.

Per capire meglio come utilizzare gli UV-C per disinfettare le maschere N95, il NIST ha collaborato con UV-Concepts, un produttore di sistemi UV-C non attualmente commercializzati per la disinfezione N95, e ResInnova Laboratories, una società di test antimicrobici.

Gli autori del nuovo studio hanno fissato le maschere N95 ai rack all’interno di un sistema UV-Concepts, un involucro rivestito con 19 lampade UV-C e rivestito con una superficie riflettente, e le hanno fatte esplodere con luce UV per tre minuti, 10 volte ciascuna.

Il team ha cosparso alcune delle maschere con una soluzione carica di OC43, un coronavirus umano e parente stretto del virus che causa il COVID-19. Dopo l’irradiazione, hanno riassunto il numero di virus OC43 attivi rimanenti per scoprire che il metodo ha disinfettato adeguatamente le maschere N95 in tutti i loro tre strati, inattivando anche fino al 100% delle particelle virali in alcune aree.

Ma le mascherine N95, disinfettate o meno, sono buone solo quanto la loro capacità di svolgere il proprio lavoro.

“La lunghezza d’onda degli UV-C utilizzata per l’inattivazione di un virus non è nota per produrre sostanze chimiche, come l’ozono, che potrebbero danneggiare la plastica nelle maschere N95. Ma è comunque importante controllare”, ha affermato il ricercatore del NIST John Wright, un coautore dello studio.

Gli autori hanno eseguito le maschere N95 attraverso una pletora di test per scoprire se l’irradiazione le aveva alterate nel loro insieme e fino alla singola fibra. Il team ha osservato le fibre utilizzando una tecnica di imaging chiamata microscopia elettronica a scansione, che ingrandiva le immagini delle maschere fino a 2.000 volte o più. Attraverso i tre strati delle maschere sia irradiate che non irradiate, le immagini non hanno rivelato differenze significative nella dimensione o nella forma della fibra tra i gruppi.

Nel caso in cui i raggi UV influissero più di ciò che incontrava l’occhio del microscopio, gli autori hanno cercato potenziali cambiamenti altrove.

Gli autori hanno misurato quanto le maschere resistessero all’aria che le attraversava per vedere se i raggi UV rendessero più difficile respirare gli N95, ha detto Wright. Ma ancora una volta, i raggi UV non sembravano fare alcuna differenza.

Il team del NIST ha anche esaminato se l’irradiazione interferisse con la capacità di filtraggio degli N95 o le loro proprietà meccaniche. Per determinare il primo, hanno diretto un flusso di aerosol che trasportano sale (mimando le dimensioni degli aerosol espirati) verso le maschere e hanno contato quanti ne scorrevano. Per aiutarli a calcolare quest’ultimo, hanno tirato le strisce tagliate dalle maschere con una macchina chiamata tester meccanico. Ancora una volta, le maschere irradiate sono rimaste inalterate.

Parallelamente, gli esperti dell’Istituto nazionale per la sicurezza e la salute sul lavoro (NIOSH) del CDC hanno anche studiato le maschere N95 irradiate negli involucri. Ma nonostante l’uso di metodi diversi per indagare su alcuni degli stessi tratti della maschera del team del NIST e alcuni aspetti diversi come l’adattamento della maschera, sono giunti alla stessa conclusione.

In futuro, ricercatori e membri dell’industria UV potranno utilizzare i dati degli autori per compiere i primi passi verso la comprensione di come i diversi livelli di radiazioni UV-C influenzino le prestazioni e la pulizia della maschera N95, una necessità per standardizzare questi metodi.

Inoltre, lo studio dimostra i vantaggi della collaborazione quando i metodi standard sono limitati e sono necessari molti esperti, capacità e strutture in tutte le discipline.

“Personalmente, in quanto laboratorio privato e indipendente, ho trovato molto gratificante poter lavorare sia con un’agenzia federale che con un produttore su questo progetto”, ha affermato Matthew Hardwick, presidente e amministratore delegato di ResInnova Laboratories, un co- autore.

“Gli standard UV sviluppati attraverso collaborazioni come questa potrebbero aiutarci a rispondere alla prossima emergenza che incontriamo in cui la catena di approvvigionamento dei DPI è tesa”, ha affermato Poster.


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