Opracowali bezpieczniejsze półmaski ochronne

"Takie półmaski ochronne o właściwościach biobójczych mają chronić przed mikroorganizmami o działaniu infekcyjnym, alergizującym czy toksycznym. To inteligentne rozwiązanie pozwala na czasowe uwalnianie niewielkich ilości substancji biobójczej nieszkodliwej dla człowieka i wielokrotne użytkowanie półmaski" - wyjaśnia PAP zaangażowana w prace nad nowym rozwiązaniem dr inż. Justyna Szulc z Instytutu Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Politechniki Łódzkiej.

Półmaski filtracyjne do ochrony układu oddechowego mają szerokie zastosowanie - używa ich personel medyczny, pracownicy kopalni, cementowni, kompostowni, młynów, tartaków czy zakładów produkujących pasze. W ostatnich latach coraz częściej używane są jako zabezpieczenie antysmogowe, zwłaszcza podczas aktywności fizycznej np. jazdy na rowerze czy biegania.

Półmaski przede wszystkim chronią układ oddechowy, ale naukowcy z Instytutu Technologii Fermentacji i Mikrobiologii PŁ oraz z Zakładu Ochron Osobistych Centralnego Instytutu Ochrony Pracy - Państwowego Instytutu Badawczego wykazali, że mogą też być "bombą biologiczną" dla użytkownika. Na półmasce - już po krótkim czasie użytkowania - można zaobserwować bowiem wzrost i namnażanie bakterii oraz grzybów, zwłaszcza w warunkach wysokiej wilgotności i zapylenia powietrza.

Prof. Katarzyna Majchrzycka, kierownik Zakładu Ochron Osobistych w Łodzi, podkreśliła, że maski przede wszystkim chronią przed zanieczyszczeniami, które znajdują się w powietrzu, a na rynku dostępnych jest wiele modeli o różnych klasach filtracji, różniących się skutecznością wychwytywania cząstek. "Natomiast oprócz tego, że chronią, to również wewnątrz takiej półmaski może następować rozwój niewidocznych gołym okiem mikroorganizmów, które są zawieszone w powietrzu bądź ewentualnie tych, które wydychamy z układu oddechowego" - wyjaśniła prof. Majchrzycka.

Ekspertka podkreśliła, że mikroorganizmy nie rozwijają się natychmiast po nałożeniu maski i nie stanowią od razu zagrożenia, ale po czterech, a na pewno po ośmiu godzinach użytkowania należałoby taką półmaskę wymienić na nową. Wtedy będzie ona chroniła przed zagrożeniami pyłowymi a jednocześnie nie będzie stanowiła zagrożenia od strony mikrobiologicznej.

Dr inż. Justyna Szulc wyjaśniła, że osadzające się na półmasce mikroorganizmy mogą dostać się na nią głównie z dwóch źródeł. Pierwsze to zewnętrzne źródło, czyli powietrze, którym oddychamy. "W zależności od środowiska, w którym jesteśmy, są to różnego typu mikroorganizmy, często z drugiej grupy zagrożenia, które mogą być szkodliwe dla zdrowia człowieka, czyli tzw. patogeny" - dodała.

Drugim źródłem jest człowiek - jego drogi oddechowe i skóra, z którą półmaska ma kontakt. "Na skórze znajduje się zwykle mikroflora, która jest saprofityczna, ale w zależności od tego, czy mamy do czynienia np. z osobą chorą, o obniżonej odporności, mogą to być również mikroorganizmy zagrażające" - zaznaczyła.

Badaczka zwróciła uwagę, że podczas użytkowania półmaski wzrasta jej wilgotność, co związane jest z emisją pary wodnej, kontaktem ze śliną czy z potem użytkownika. "Stwarzają się wówczas warunki sprzyjające namnażaniu komórek mikroorganizmów" - podkreśliła dr inż. Szulc.

Badania półmasek używanych przez pracowników elektrociepłowni przetwarzającej biomasę roślinną, potwierdziły tę hipotezę - wewnątrz materiałów filtracyjnych rozwijały się biofilmy baketryjne lub bakteryjno-grzybowe.

Zapobiegać ma temu opracowana przez łódzkich naukowców nowa bioaktywna włóknina filtracyjna wytwarzana w technologii penemotermicznego formowania runa (ang. melt-blown), stosowana w sprzęcie ochrony układu oddechowego wielokrotnego użycia. Włóknina wzbogacona jest o porowate struktury zawierające związki biobójcze (nieszkodliwe dla człowieka), których niewielkie ilości uwalniają się w czasie użytkowania półmaski.

"Opracowaliśmy włókniny, które zawierają nanokryształy haloizytu, w których osadziliśmy gemini surfaktanty. Jest to biocyd w takiej inteligentnej postaci, który uwalania się w miarę wzrostu wilgotności półmaski, czyli wtedy, kiedy potrzeba zastosowania biocydu jest największa. Działa on dezynfekcyjnie i zabija komórki niepożądanych mikroorganizmów" - wyjaśniła dr Szulc.

Jak dodała, gemini surfaktanty wykazują zdecydowanie większą skuteczność biobójczą od odpowiadających im klasycznych substancji czynnych, a redukcja liczby bakterii np. Escherichia coli po 24 godzinach kontaktu z włókniną wynosi nawet 99,99 proc.

Innowacyjne włókniny zostały wykorzystane do konstrukcji inteligentnych półmasek, które będą wykazywały działanie biobójcze w zależności od warunków użytkowania i potrzeb użytkownika. Testy potwierdziły ich skuteczność wobec mikroorganizmów środowiskowych wyizolowanych z konkretnych miejsc pracy tj. elektrociepłowni przerabiającej biomasę roślinną. Naukowcy liczą, że ich rozwiązaniem zainteresują się producenci sprzętu ochronnego.

"Opracowana półmaska jest dobrym rozwiązaniem dla pracowników narażonych na szkodliwe czynniki biologiczne. Zawiera ona inteligentne rozwiązanie, biocyd, który jest osadzony w porowatych strukturach sam wyczuwa moment, kiedy powinien się uwalniać i zaczyna niezależnie od użytkownika niszczyć komórki drobnoustrojów w najbardziej newralgicznym momencie. Taka półmaska może być bezpiecznie stosowana wielokrotnie" - zapewniła dr inż. Justyna Szulc.

Projekt zrealizowano w ramach III etapu programu wieloletniego "Poprawa bezpieczeństwa i warunków pracy", finansowanego w zakresie badań naukowych i prac rozwojowych ze środków Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego oraz Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. Koordynatorem programu był Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy.

Kamil Szubański