Nanovlákna v rouškách poskytují lepší ochranu dýchacích cest – Jak fungují?
Pandemie koronaviru znásobila globální poptávku po ochranných prostředcích dýchacích cest. Málokterá domácnost dnes nevlastní zásobu jednorázových roušek. Mezi těmito zdravotnickými pomůckami existují funkční rozdíly vyplývající v první řadě z materiálu, z něhož jsou zhotoveny. Roušky s příměsí nanovláken vykazují dlouhodobě lepší ochranu dýchacích cest než ty vyrobené z jiných materiálů.
Obličejová maska (rouška) a respirátor – jaký je mezi nimi rozdíl?
Obličejová maska je jednorázová pomůcka vytvářející bariéru mezi ústy a nosem nositele a potenciálními kontaminanty ve vzduchu. Oproti tomu respirátor funguje jako „osobní čistička vzduchu“. Je navržen tak, aby chránil nositele před vdechováním kontaminantů o velikosti menší než 100 μm.
Nanovlákna figurují coby přední (a nejspolehlivější) filtrační materiál v obličejových maskách, respektive respirátorech. Mají velikou plochu povrchu na jednotku hmotnosti, což zvyšuje účinnost zachycení přirozeně se vyskytujících nanočástic, jako jsou viry, mikronové částice, bakterie nebo i umělé částice, jako saze z výfukových plynů.
Klasická rouška nezabrání průniku malých částic do dýchacího ústrojí
Nejběžnější obličejovou maskou je chirurgická rouška, která ale kvalitně nechrání před infekčními patogeny. Konvenční obličejová maska se skládá z jedné, dvou nebo tří vrstev tkaniny, obvykle vyrobené z papíru nebo bavlny. „Chirurgická maska“ je oproti tomu vyrobena z třívrstvého materiálu, jako je polypropylen, který chrání lépe.
- Chirurgické roušky nemají adekvátní filtrační a ochranné vlastnosti.
- Nejsou určeny k vícenásobnému použití.
- Obvykle jsou navrženy tak, aby pomáhaly zabránit kontaminaci pracovního prostředí nebo potřísnění krví, tělesnými tekutinami a dalšími sekrety, které se mohou dostat do očí, nosu a úst nositele.
Jaký výkon mají nanoroušky a v čem jsou lepší ve srovnání s konvenčními maskami?
Nanoroušky jsou vyrobeny z více vrstev netkané textilie. Tyto roušky mohou mít od 3 do 5+ vrstev v závislosti na specifikaci a aplikaci. Základní typ nanoroušky se skládá ze 3 vrstev: vrstvy nanovláken vložené mezi dvě spunbondové/meltblownové vrstvy.
Níže je uveden příklad složení nanoroušky a výsledky měření její efektivnosti. V nanoroušce byla použita nanovlákna (z polyvinylidenfluoridu – PVDF) vyrobená pomocí technologie NanospiderTM, která byla nanesena na polypropylenový podkladový materiál a pokryta vrstvou spundbondu.
Roušky obsahující nanovlákna mají následující výhody oproti mikrovláknovým ochranám dýchacích cest:
- Malý průměr vláken umožňuje malou velikost pórů, což poskytuje vysokou filtrační účinnost pro submikronové částice, bakterie i viry.
- Nanoroušky lze používat až 12 hodin, protože nanofiltr, oproti běžným mikrovláknovým rouškám, neztrácí účinnost zvlhnutím při vydechování vodních par.
- Velký povrch plochy masky spolu s její nízkou hmotností a povrchovou funkcionalizací pro zachycení specifických částic vytváří kvalitní pomůcku k ochraně dýchacích cest.
Aditiva přidávaná do nanoroušek ještě zvyšují jejich účinnost – která to jsou?
Přídatné organické složky mohou poskytovat ještě další benefity k těm, co už nanoroušky mají. Trendy ve filtračních materiálech přibývají obrovskou rychlostí, mezi ty nejdiskutovanější patří tyto:
Kovová aditiva
Membrány z nanovláken obohacených o kovy jsou účinné při současném filtrování kouře, olejových kapiček a pevných částic. Speciální hybridní vlákno s názvem MOF‑PAN slibuje monitoring rychlého a pomalého dýchání indikující zdravotní stav pacienta.
Antimikrobiální složky
Membrány s antimikrobiálními složkami spolehlivě redukují škodlivé částice (> 99 %), přičemž podle studie z roku 2015 se filtrační vlastnosti takovýchto roušek zlepší s přídavkem Al2O3 (nejvyšší byly při 8 % Al2O3). Přidání aloe vera navíc vykazuje dobrou antibakteriální aktivitu proti E. coli a S. aureus.
