Эта анти-КОВИДНАЯ Маска разрушает плесень

This Anti-COVID Mask Breaks the Mold0

Калифорнийский университет в Беркли

Чтобы решить проблему нехватки СИЗ во время пандемии, ученые из лаборатории Беркли и Калифорнийского университета в Беркли разрабатывают перезаряжаемую, многоразовую анти-КОВИДНУЮ маску N95 и форму для 3D-печати Кремниевой маски.

В первые дни пандемии, несмотря на всю неопределенность, одно было точно: маски N95 – средства индивидуальной защиты органов дыхания, которые отфильтровывают вирусы, бактерии и дым лесных пожаров – были в дефиците. Поэтому, когда ученые-материаловеды Джефф Урбан и Питер Хоземанн услышали, что местный ГМО нуждается в Совете по альтернативам N95, они сразу же поняли, что нужно делать: сделать лучшую маску.   

Хоземанн позвонил по телефону и выяснил, что врачи и менеджеры по снабжению HMO хотят знать, что делает эффективную противовирусную маску, и как они могут проверить, действительно ли маски, которые они нашли, хороши. “Было полезно узнать, каковы их потребности, и как мы могли бы заполнить и помочь поддержать их миссию”, — сказал Хосеманн, который имеет титулы преподавательского ученого в отделе материаловедения Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (Berkeley Lab) и кафедры инженерии Эрнеста С. Куха в Калифорнийском университете в Беркли.

«К счастью, мы с Питером только что объединили усилия, потому что каждый из нас начал работать над похожими идеями на лабораторном уровне”, — сказал Урбан, который руководит установкой неорганических наноструктур в молекулярном литейном цехе лаборатории Беркли.

Городских и Hosemann реагируют на лаборатории Беркли-большой вызов для научно-исследовательских идей в поддержку борьбы COVID-19, что в итоге привело к их получивших поддержку в рамках Национального виртуальной биотехнологической лаборатории (NVBL), консорциум ДОУ национальных лабораторий с основных возможностей, соответствующих угрозам, исходящим от COVID-19, и финансируемых за счет коронавирус помощи, содействия и экономической безопасности (заботится) акт.

“Мы, как и многие другие, видели недостатки в цепочке поставок СИЗ (средств индивидуальной защиты) и даже в функциональности того, что было доступно, поэтому мы чувствовали, что это важная область, на которой нужно сосредоточиться”, — сказал Урбан. 

Когда дело доходит до защиты вас от COVID-19 или других вирусных инфекций, маски N95 являются золотым стандартом. Они обычно изготавливаются из плотно сплетенных слоев полипропилена, которые отфильтровывают по крайней мере 95% очень мелких частиц в субмикронном (миллионная часть метра) диапазоне, включая частицы коронавируса и твердые частицы из дыма лесных пожаров. Эта мешанина волокон генерирует электростатический заряд, который притягивает и задерживает вирусные частицы.

Но, несмотря на их превосходную эффективность фильтрации, маски N95 имеют свои пределы. Например, специалисты не советуют повторно использовать маски N95, особенно после того, как вы носите их целый день. Это потому, что когда мы выдыхаем, мы выбрасываем влагу изо рта и легких – и если мы носим маску N95 в течение длительного времени, эта влага в конечном итоге изнашивает электростатический заряд на волокнах, задерживающих вирус, сказал Урбан.

Эксперты также говорят, что эффективная маска N95 должна образовывать плотное, но удобное уплотнение вокруг вашего лица. В противном случае даже небольшие промежутки могут дать вирусным частицам легкий доступ к вашей дыхательной системе через нос и рот.

Чертеж для лучшей маски N95

Урбан и Хоземанн говорят, что их совместные исследовательские усилия направлены на решение таких проблем с долгосрочной эффективностью фильтра путем разработки и изготовления многоразовой силиконовой маски N95 с перезаряжаемым активным фильтром из проволочной сетки.

Проволочная сетка несет электростатический заряд, который помогает улавливать и нейтрализовывать вирусные частицы, объяснил Хоземанн. «Этот сетчатый фильтр можно перезаряжать, и, таким образом, сама маска может быть многоразовой, что является ключевым преимуществом”, — сказал он. «Конечная цель состоит в том, чтобы сделать маску с фильтрующим батарейным картриджем, который вы могли бы подключить и зарядить за ночь, как сотовый телефон.”

Чтобы справиться с проблемами, связанными с нехваткой подгонки и СИЗ, ученые разрабатывают 3D-печатную силиконовую форму для тела маски.

Металлическая проволока, включенная в силиконовый литой материал, позволяет маске соответствовать большинству лиц.

А в случае нехватки СИЗ пресс-форма для 3D – печати позволит любому человеку – от любителя DIY до клерков в школе или больнице-делать силиконовые маски N95 по требованию и с короткими сроками выполнения заказа, сказал Хоземанн.  

«Сочетание 3D-печати и литья простых деталей — это мощный способ быстро производить недоступные СИЗ, если сырье доступно», — добавил он.

Ученые также разработали силиконовые маски для взаимодействия с коммерчески доступными фильтрами N95 или перезаряжаемым сетчатым фильтром.

При разработке прототипа многоразовой маски ученые также учитывали, что маски и фильтры N95 часто надеваются при выполнении ручного труда. ” Если вы занимаетесь физическим трудом, как многие фронтовые рабочие, то способность дышать более полно без ущерба для вашего здоровья была бы важной особенностью идеальной защитной маски», — сказал Урбан.

Чтобы проверить непроницаемость прототипа маски против небольших частиц размером с вирус, ученые использовали флуоресцентные тесты частиц в сотрудничестве с Эваном Вариано из Калифорнийского университета в Беркли, профессором инженерной экологии, и Симо Мякихарью, доцентом машиностроения. Флуоресцентные частицы отслеживают распределение частиц внутри и вокруг изготовленных масок, сказал Хоземанн.

Ученые будут использовать ту же технологию флуоресцентных наночастиц для будущих испытаний эффективности фильтров в сотрудничестве с Брюсом Коэном из молекулярной Литейной лаборатории Беркли.

3D-печатаемая силиконовая литейная форма и перезаряжаемые фильтры N95 все еще находятся на ранних стадиях исследований и разработок, но Урбан и Хоземанн говорят, что они быстро прогрессируют. Ученые находятся в процессе разработки теста оценки качества N95 на месте для исследователей медицинской промышленности и больниц с помощью пользовательской программы Molecular Foundry.

“Было очень вдохновляюще видеть, как национальные лабораторные исследователи могут применить свой опыт для понимания проблем, связанных с пандемией, концептуализации решений, общения с будущими пользователями молекулярного литейного производства и доставки прототипов-и все это в течение семи месяцев”,-сказал Дипти Танджор, руководитель лаборатории в Беркли в рамках общенациональных исследований производства NVBL.

Ученые отдают должное работе студента-исследователя Джейсона Дакеринга и инженера-исследователя Джеффа Бикеля из отдела ядерной инженерии Калифорнийского университета в Беркли. ” Инженерные навыки Джейсона и Джеффа сыграли важную роль в этих усилиях», — сказал Хоземанн.

Команда, в том числе аспиранты Чаочао Дун и Джэю Чой, построили маску и тест частиц на протяжении всей пандемии, начиная с марта.

” Мы очень рады представить эту новую пользовательскую программу N95 для разработки перезаряжаемых масок, пресс-форм для 3D-печати и испытаний частиц для оценки качества в молекулярном литейном цехе лаборатории Беркли», — сказал Урбан. «Приятно знать, что то, что мы разрабатываем, будет иметь немедленное влияние с реальными приложениями, которые могли бы помочь стольким людям.” 

Молекулярный литейный завод — это офис Министерства науки США, расположенный в лаборатории Беркли.

Этот проект поддерживается национальной виртуальной биотехнологической лабораторией Министерства энергетики США: консорциумом национальных лабораторий DOE с основными возможностями, имеющими отношение к угрозам, создаваемым COVID-19, и финансируется в соответствии с Законом о помощи коронавирусу, чрезвычайной помощи и экономической безопасности (CARES). Перезаряжаемая Маска и пресс-форма могут быть доступны для неисключительного, безвозмездного лицензирования в соответствии с рекомендациями Berkeley Lab по лицензированию COVID-19; пожалуйста, свяжитесь с нами ipo@lbl.gov для получения дополнительной информации.

###

Основанная в 1931 году на убеждении, что самые большие научные проблемы лучше всего решаются коллективами, Национальная лаборатория Лоуренса Беркли и ее ученые были признаны лауреатами 14 Нобелевских премий. Сегодня исследователи лаборатории Беркли разрабатывают устойчивые энергетические и экологические решения, создают полезные новые материалы, расширяют границы вычислительной техники и исследуют тайны жизни, материи и Вселенной. Ученые со всего мира полагаются на оборудование лаборатории для своих собственных научных открытий. Лаборатория Беркли-это мультипрограммная национальная лаборатория, управляемая Калифорнийским университетом для управления науки Министерства энергетики США.

Министерство науки США является крупнейшим сторонником фундаментальных исследований в области физических наук в Соединенных Штатах и работает над решением некоторых из самых насущных проблем нашего времени. Для получения дополнительной информации, пожалуйста, посетите сайт energy.gov/science.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Коронавирус-2