Dans la pandémie, les gens portent des masques faciaux pour respecter et protéger les autres, pas seulement pour se protéger, dit une équipe de chercheurs de la Northwestern University.

Avec ça en tête, les chercheurs ont développé un nouveau concept de masque qui vise à rendre le porteur moins contagieux. L'idée centrale, qui a reçu le soutien de la National Science Foundation via une subvention RAPID, est de modifier les tissus des masques avec des produits chimiques antiviraux qui peuvent désinfecter l'exhalé, gouttelettes respiratoires échappées.

En simulant l'inhalation, exhalation, toux et éternuements en laboratoire, les chercheurs ont découvert que les tissus non tissés utilisés dans la plupart des masques fonctionnent bien pour démontrer le concept. Une lingette non pelucheuse avec seulement 19 % de densité de fibres, par exemple, aseptisé jusqu'à 82% des gouttelettes respiratoires échappées en volume. De tels tissus ne rendent pas la respiration plus difficile, et les produits chimiques sur le masque ne se sont pas détachés pendant les expériences d'inhalation simulée.

La recherche sera publiée le 29 octobre dans la revue Question .

L'importance de protéger les autres

"Les masques sont peut-être l'élément le plus important de l'équipement de protection individuelle (EPI) nécessaire pour lutter contre une pandémie, " a déclaré Jiaxing Huang de Northwestern, qui a dirigé l'étude. « On s'est vite rendu compte qu'un masque ne protège pas seulement la personne qui le porte, mais bien plus important, il protège les autres contre l'exposition aux gouttelettes (et aux germes) libérés par le porteur.

"Il semble y avoir une certaine confusion sur le port du masque, comme certaines personnes pensent qu'elles n'ont pas besoin de protection personnelle, " Huang a ajouté. " Peut-être devrions-nous l'appeler équipement de santé publique (PHE) au lieu d'EPI. "

Huang est professeur de science et d'ingénierie des matériaux à la McCormick School of Engineering de Northwestern. L'étudiant diplômé Haiyue Huang et le boursier postdoctoral Hun Park, tous deux membres du laboratoire de Huang, sont co-premiers auteurs de l'article.

"Là où il y a une épidémie de maladie respiratoire infectieuse, le contrôle de la source est le plus efficace pour prévenir la propagation virale, " a déclaré Haiyue Huang, un lauréat de la bourse Ryan 2020. "Après avoir quitté la source, les gouttelettes respiratoires deviennent plus diffuses et plus difficiles à contrôler."

L'objectif et les résultats

Bien que les masques puissent bloquer ou rediriger les gouttelettes respiratoires expirées, de nombreuses gouttelettes (et leurs virus intégrés) s'échappent encore. De là, les gouttelettes chargées de virus peuvent infecter une autre personne directement ou atterrir sur des surfaces pour infecter indirectement d'autres personnes. L'équipe de Huang visait à modifier chimiquement les gouttelettes d'échappement pour rendre les virus inactivés plus rapidement.

Pour y parvenir, Huang a cherché à concevoir un tissu de masque qui :(1) ne rendrait pas la respiration plus difficile, (2) Peut charger des agents antiviraux moléculaires tels que des ions acides et métalliques qui peuvent facilement se dissoudre dans les gouttelettes échappées, et (3) Ne contiennent pas de produits chimiques volatils ou de matériaux facilement détachables qui pourraient être inhalés par le porteur.

Après avoir effectué plusieurs expériences, Huang et son équipe ont sélectionné deux produits chimiques antiviraux bien connus :l'acide phosphorique et le sel de cuivre. Ces produits chimiques non volatils étaient attrayants car aucun ne peut être vaporisé puis potentiellement inhalé. Et les deux créent un environnement chimique local défavorable aux virus.

"Les structures virales sont en fait très délicates et" cassantes, '", a déclaré Huang. "Si une partie du virus fonctionne mal, alors il perd la capacité d'infecter."

L'équipe de Huang a fait pousser une couche de polyaniline polymère conducteur sur la surface des fibres du tissu du masque. Le matériau adhère fortement aux fibres, agissant comme réservoirs d'acide et de sels de cuivre. Les chercheurs ont découvert que même les tissus lâches avec des densités d'emballage à faible teneur en fibres d'environ 11%, comme la gaze médicale, encore altéré 28 % des gouttelettes respiratoires exhalées en volume. Pour les tissus plus serrés, comme les lingettes non pelucheuses (le type de tissus généralement utilisés en laboratoire pour le nettoyage), 82 % des gouttelettes respiratoires ont été modifiées.

Huang espère que les travaux en cours fourniront une base scientifique pour d'autres chercheurs, en particulier dans d'autres parties du monde, pour développer leurs propres versions de cette stratégie de modulation chimique et la tester davantage avec des échantillons viraux ou même avec des patients.

« Notre recherche est devenue un savoir ouvert, et nous adorerons voir plus de personnes se joindre à cet effort pour développer des outils pour renforcer les réponses de santé publique, " a déclaré Huang. " Le travail est effectué presque entièrement en laboratoire pendant la fermeture du campus. Nous espérons montrer aux chercheurs du côté non biologique de la science et de l'ingénierie et à ceux qui n'ont pas beaucoup de ressources ou de connexions qu'ils peuvent également apporter leur énergie et leur talent. »