Neue Hightech-Masken schalten Viren aus

Masken killen Viren (Grafik: ACS Applied Materials & Interfaces (2022). DOI: 10.1021/acsami.2c04165)

Troy (pte002/23.06.2022/06:10) - Forscher des Rensselaer Polytechnic Institute http://rpi.edu haben ein Verfahren entwickelt, um N95-Gesichtsmasken nicht nur zu wirksamen Barrieren gegen Keime zu machen, sondern auch zu Keimtötungsmitteln bei Kontakt. Die antiviralen und antibakteriellen Masken lassen sich potenziell länger tragen und verursachen weniger Plastikmüll, da sie nicht so häufig ersetzt werden müssen, heißt es. Details wurden in "ACS Applied Materials & Interfaces" veröffentlicht.

Selbststerilisierende Lösung

Ziel der Entwickler war es, infektiöse Atemwegserkrankungen und Umweltverschmutzung mittels perfekten Gesichtsmasken zu bekämpfen. "Dies war eine vielschichtige materialtechnische Herausforderung. Wir glauben, dass diese Arbeit ein erster Schritt in Richtung einer länger haltbaren, selbststerilisierenden persönlichen Schutzausrüstung ist, wie zum Beispiel die N95-Atemschutzmaske. Sie könnte dazu beitragen, die Übertragung von Krankheitserregern über die Luft im Allgemeinen zu verringern", erklärt Materialforscher Edmund Palermo.

Das Team hat antimikrobielle Polymere mit breitem Wirkungsspektrum auf die in N95-Gesichtsmasken verwendeten Polypropylenfilter aufgepfropft. "Die aktiven Filterschichten in N95-Masken reagieren sehr empfindlich auf chemische Veränderungen", so Palermos Forscherkollegin Helen Zha. "Dadurch kann sich ihre Filtrationsleistung verschlechtern, so dass sie im Grunde nicht mehr wie N95-Masken funktionieren. Sie bestehen aus Polypropylen, das chemisch schwer zu verändern ist." Eine weitere Herausforderung sei, das sehr feine Fasernetz dieser Masken nicht zu zerstören, was das Durchatmen erschweren könnte.

Chemie, UV-Licht und Aceton

Zha und Palermo haben mit weiteren Forschern aus Rensselaer, dem Michigan Technological Institute http://mtu.edu und dem Massachusetts Institute of Technology http://mit.edu antimikrobielle quaternäre Ammonium-Polymere kovalent an die Faseroberflächen von Polypropylen-Vliesstoffen durch ultraviolett (UV)-initiiertes Pfropfen angebracht. "Das Verfahren, das wir entwickelt haben, nutzt eine wirklich einfache Chemie, um diese nicht auslaugende Polymerbeschichtung zu erzeugen, die Viren und Bakterien abtöten kann, indem sie im Wesentlichen ihre äußere Schicht aufbricht", führt Zha aus.

Das Verfahren ist den Experten nach nicht nur sehr einfaches, sondern auch potenziell skalierbar. Das Team nutzt dafür nur leicht verfügbares UV-Licht und Aceton. Zudem lässt sich das Verfahren auf bereits hergestellte Polypropylenfilter anwenden, so dass keine neuen Filter entwickelt werden müssen. Das Team hat zwar eine Verringerung der Filtrationseffizienz festgestellt, als das Verfahren direkt auf die Filterschicht von N95-Masken angewendet wurde. Aber die Lösung ist einfach: Der Benutzer könnte eine unveränderte N95-Maske zusammen mit einer weiteren Polypropylenschicht mit dem antimikrobiellen Polymer darauf tragen.

Künftig könnten Hersteller also Masken produzieren, bei denen das antimikrobielle Polymer in die oberste Schicht integriert ist. Zha zufolge wird diese Art von Technologie immer wichtiger. "Die Bedrohung durch Krankheiten, die durch Mikroben in der Luft verursacht werden, wird nicht verschwinden. Es ist an der Zeit, dass wir die Leistungsfähigkeit und Nachhaltigkeit der Materialien, die wir zu unserem Schutz verwenden, verbessern." 2021 hatten australische Forscher eine Hightech-Kupferoberfläche entwickelt, die Bakterien abtötet und auch bei Gesichtsmasken zum Einsatz kommen könnte (pressetext berichtete: http://pte.com/news/20211213017 ).

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