Un meilleur type de masque facial : des chercheurs développent des masques anti-virus

Par Rensselaer Polytechnic Institute1 juillet 2022

Les chercheurs ont développé des masques antiviraux N95 qui peuvent potentiellement être portés plus longtemps, réduisant ainsi les déchets.

Des chercheurs de l'Institut polytechnique de Rensselaer ont créé une méthode pratique pour produire des masques faciaux N95 qui sont à la fois d'excellentes barrières antimicrobiennes et des tueurs de germes au contact. Les masques antiviraux et antibactériens peuvent être portés pendant de plus longues périodes, ce qui entraînerait moins de déchets plastiques car les masques n'auraient pas besoin d'être remplacés aussi souvent.

Afin de lutter contre les maladies respiratoires infectieuses et la pollution de l'environnement, Helen Zha, professeure adjointe de génie chimique et biologique et membre du Centre d'études biotechnologiques et interdisciplinaires de Rensselaer (CBIS), a travaillé avec Edmund Palermo, professeur agrégé de science et ingénierie des matériaux et membre du Centre des matériaux, dispositifs et systèmes intégrés (cMDIS) de Rensselaer.

"Il s'agissait d'un défi d'ingénierie des matériaux à multiples facettes avec une équipe de collaborateurs formidable et diversifiée", a déclaré Palermo. "Nous pensons que le travail est la première étape vers un équipement de protection individuelle auto-stérilisant plus durable, tel que le respirateur N95. Il peut aider à réduire la transmission des agents pathogènes en suspension dans l'air en général."

Les chercheurs ont réussi à greffer des polymères antimicrobiens à large spectre sur les filtres en polypropylène utilisés dans les masques faciaux N95, selon l'étude récemment publiée dans Applied ACS Materials and Interfaces.

Un masque respiratoire N95 est conçu pour fournir un ajustement très serré sur le visage et un filtrage très efficace des particules en suspension dans l'air.

"Les couches de filtration actives des masques N95 sont très sensibles aux modifications chimiques", a déclaré Zha. "Cela peut les rendre moins performants en termes de filtration, de sorte qu'ils ne fonctionnent essentiellement plus comme les N95. Ils sont fabriqués à partir de polypropylène, qui est difficile à modifier chimiquement. Un autre défi est que vous ne voulez pas perturber le très fin réseau de fibres de ces masques, ce qui pourrait les rendre plus difficiles à respirer."

Zha et Palermo, ainsi que d'autres chercheurs de Rensselaer, du Michigan Technological Institute et du Massachusetts Institute of Technology, ont attaché de manière covalente des polymères d'ammonium quaternaire antimicrobiens aux surfaces des fibres de tissus de polypropylène non tissés à l'aide d'un greffage initié par les ultraviolets (UV). Les tissus ont été donnés par Hills Inc. avec l'aimable autorisation de Tim Robson, ancien élève de Rensselaer.

"Le processus que nous avons développé utilise une chimie très simple pour créer ce revêtement polymère sans lixiviation qui peut tuer les virus et les bactéries en brisant essentiellement leur couche externe", a déclaré Zha. "C'est une méthode très simple et potentiellement évolutive."

L'équipe n'a utilisé que de la lumière UV et de l'acétone dans son processus, qui sont largement disponibles, pour le rendre facile à mettre en œuvre. De plus, le procédé peut être appliqué à des filtres en polypropylène déjà fabriqués, plutôt que de nécessiter le développement de nouveaux.

L'équipe a constaté une diminution de l'efficacité de la filtration lorsque le processus était appliqué directement sur la couche de filtration des masques N95, mais la solution est simple. L'utilisateur peut porter un masque N95 non modifié avec une autre couche de polypropylène avec le polymère antimicrobien sur le dessus. À l'avenir, les fabricants pourraient fabriquer un masque avec le polymère antimicrobien incorporé dans la couche supérieure.

Grâce à une subvention RAPID (National Science Foundation Rapid Response Research), Zha et Palerme ont commencé leurs recherches en 2020 alors que les masques faciaux N95 étaient rares.

Healthcare workers were even reusing masks that were intended to be single-use. Fast forward to 2022 and face masks of all types are now widely available. However, COVID-19First identified in 2019 in Wuhan, China, COVID-19, or Coronavirus disease 2019, (which was originally called "2019 novel coronavirus" or 2019-nCoV) is an infectious disease caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). It has spread globally, resulting in the 2019–22 coronavirus pandemic." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Les taux de COVID-19 sont encore élevés, la menace d'une autre pandémie à l'avenir est une réelle possibilité et les masques jetables à usage unique s'accumulent dans les décharges.

"J'espère que nous sommes de l'autre côté de la pandémie de COVID", a déclaré Zha. "Mais ce type de technologie sera de plus en plus important. La menace de maladies causées par des microbes en suspension dans l'air ne disparaît pas. Il est temps que nous améliorons les performances et la durabilité des matériaux que nous utilisons pour nous protéger."

"Attacher des groupes chimiques qui tuent les virus ou les bactéries au contact du polypropylène est une stratégie intelligente", a déclaré Shekhar Garde, doyen de l'école d'ingénierie de Rensselaer. "Compte tenu de l'abondance de polypropylène dans la vie quotidienne, cette stratégie est peut-être également utile dans de nombreux autres contextes."

L'étude a été financée par les NIH/National Institutes of Health.

Référence : "Masques respiratoires virucides N95 via des revêtements de polymère d'ammonium quaternaire greffés en surface ultra-minces" par Mirco Sorci, Tanner D. Fink, Vaishali Sharma, Sneha Singh, Ruiwen Chen, Brigitte L. Arduini, Katharine Dovidenko, Caryn L. Heldt, Edmund F. Palermo et R. Helen Zha, 25 mai 2022, ACS Applied Materials and Interfaces.DOI : 10.1021/acsami.2c04165