Nanofasern in Atemschutzmasken bieten besseren Atemschutz – wie wirken sie?

Die Coronapandemie hat die weltweite Nachfrage nach Atemschutzmitteln vervielfacht. Es gibt heute kaum einen Haushalt, der nicht über einen Vorrat an Einweg‑Schutzmasken (sog. Mund‑Nasen-Schutz oder kurz MNS) verfügt. Zwischen diesen Medizinprodukten bestehen funktionale Unterschiede, hauptsächlich aufgrund des Materials, aus dem sie hergestellt sind. Schutzmasken mit einer Beimischung von Nanofasern zeigen langfristig einen besseren Atemschutz als solche aus anderen Materialien.

Gesichtsmaske (Mund‑Nasen-Schutz) und Atemschutzmaske – was ist der Unterschied zwischen ihnen?

Eine Gesichtsmaske ist ein Einweghilfsmittel, das eine Barriere zwischen Mund und Nase des Trägers und möglichen Schadstoffen in der Luft bildet. Im Gegensatz dazu wirkt eine Atemschutzmaske wie ein „persönlicher Luftreiniger“. Sie soll den Träger vor dem Einatmen von Schadstoffen mit einer Größe von weniger als 100 μm schützen.

Nanofasern sind das führende (und zuverlässigste) Filtermaterial in Gesichts- bzw. Atemschutzmasken. Sie haben eine große Oberfläche pro Gewichtseinheit, was die Wirksamkeit beim Auffangen natürlich vorkommender Nanopartikel wie Viren, Mikropartikeln, Bakterien oder sogar künstlichen Partikeln wie Ruß aus Abgasen erhöht.

Ein klassischer Mund‑Nasen-Schutz verhindert nicht, dass kleine Partikel in die Atemwege gelangen

Die gebräuchlichste Gesichtsmaske ist die OP‑Maske, die jedoch keinen guten Schutz gegen Infektionserreger bietet. Eine herkömmliche Gesichtsmaske besteht aus einer, zwei oder drei Lagen Stoff, meist aus Papier oder Baumwolle. Eine „OP‑Maske“ hingegen besteht aus einem dreischichtigen Material, z. B. Polypropylen, das besser schützt.

• OP‑Masken haben keine ausreichenden Filter- und Schutzeigenschaften.
• Sie sind nicht zur mehrfachen Verwendung bestimmt.
• Sie sind in der Regel so konzipiert, dass sie die Kontamination der Arbeitsumgebung oder das Spritzen von Blut, Körperflüssigkeiten und anderen Sekreten verhindern, die in Augen, Nase und Mund des Trägers gelangen können.

Welche Leistung haben Nanomasken und inwiefern sind sie im Vergleich zu herkömmlichen Masken besser?

Nanomasken bestehen aus mehreren Lagen von Vliesstoff. Diese Masken können je nach Spezifikation und Anwendung aus 3 bis 5+ Schichten bestehen. Der Grundtyp der Nanomaske besteht aus 3 Schichten: eine Nanofaserschicht zwischen zwei Spunbond-/Meltblown‑Schichten.

Nachstehend finden Sie ein Beispiel für die Zusammensetzung einer Nanomaske und die Ergebnisse der Leistungsmessungen. In der Nanomaske wurden die mit der Technologie Nanospider^TM hergestellten Nanofasern (aus Polyvinylidenfluorid – PVDF) verwendet, die auf ein Polypropylen‑Trägermaterial aufgebracht und mit einer Spunbond‑Schicht überzogen wurden.

Masken mit Nanofasern haben gegenüber dem Atemschutz aus Mikrofasern folgende Vorteile:

• Der geringe Durchmesser der Fasern ermöglicht eine kleine Porengröße, die eine hohe Filtrationseffizienz für Submikronpartikel, Bakterien und Viren bietet.
• Die Nanomasken können bis zu 12 Stunden lang verwendet werden, da der Nanofilter im Vergleich zu herkömmlichen Mikrofasermasken seine Wirksamkeit nicht durch Benetzung verliert, wenn Wasserdampf ausgeatmet wird.
• Die große Oberfläche der Maske schafft zusammen mit ihrem geringen Gewicht und der Oberflächenfunktionalisierung zum Auffangen spezifischer Partikel ein hochwertiges Hilfsmittel zum Schutz der Atemwege.

Den Nanomasken beigefügte Zusatzstoffe erhöhen ihre Wirksamkeit – welche sind das?

Organische Zusatzstoffe können noch mehr Vorteile bieten als die, die die Nanomasken ohnehin bereits aufweisen. Mit enormer Geschwindigkeit kommen neue Trends bei Filtermaterialien auf, wobei die folgenden zu den meistdiskutierten gehören:

Metallische Zusatzstoffe

Mit Metall angereicherte Nanofasermembranen filtern gleichzeitig Rauch, Öltröpfchen und Feststoffpartikel. Eine spezielle Hybridfaser namens MOF‑PAN verspricht, schnelle und langsame Atmung zu überwachen, um den Gesundheitszustand des Patienten anzuzeigen.

Antimikrobielle Zusatzstoffe

Membranen mit antimikrobiellen Zusatzstoffen reduzieren zuverlässig schädliche Partikel (>99 %), und laut einer Studie aus dem Jahre 2015 verbessern sich die Filtrationseigenschaften solcher Masken mit dem Zusatz von Al2O3 (die höchsten Werte wurden bei 8 % Al2O3 erreicht). Darüber hinaus zeigte der Zusatz von Aloe vera eine gute antibakterielle Aktivität gegen E. coli und S. aureus.