Sowohl die Weltgesundheitsorganisation als auch die US-amerikanischen Centers for Disease Control and Prevention (CDC) erkennen an, dass Aerosole der Hauptverbreitungsmechanismus des COVID-19-Virus sind. Aerosole sind winzige Partikel aus Wasser oder anderen Substanzen, die lange Zeit in der Luft schweben können und klein genug sind, um in die Atemwege einzudringen.
Menschen setzen Aerosole frei, wenn sie atmen, husten, sprechen, schreien oder singen. Diese Aerosole können bei einer COVID-19-Infektion auch das Virus enthalten. Das Einatmen ausreichender Mengen von Coronavirus-Aerosolen kann zu Erkrankungen führen. Um die Verbreitung von COVID-19-Aerosolen einzudämmen, sind Maskenpflicht, verbesserte Belüftungs- und Luftfiltersysteme in Innenräumen, die Verringerung der persönlichen Belastung und die Reduzierung der Aerosolmenge in der Umgebung vorrangige Maßnahmen.
Die Forschung an neuen infektiösen Viren ist gefährlich und wird in Laboren mit höchsten Biosicherheitsstandards relativ selten durchgeführt. Alle bisherigen Studien zu Masken oder zur Filtereffizienz während der Pandemie verwendeten andere Materialien, die Größe und Verhalten von SARS-CoV-2-Aerosolen nachahmen sollen. Die neue Studie geht hier einen Schritt weiter und testet aerosolisierte Salzlösungen und Aerosole, die ein Coronavirus aus derselben Familie wie das COVID-19-Virus enthalten, das aber nur Mäuse infiziert.
Yun Shen und sein Kollege Danmeng Shuai von der George Washington University entwickelten einen Nanofaserfilter, der Hochspannung durch einen Tropfen flüssiges Polyvinylidenfluorid an einen sich drehenden Faden mit einem Durchmesser von etwa 300 Nanometern überträgt – etwa 167-mal dünner als ein menschliches Haar. Durch diesen Prozess entstanden Poren mit einem Durchmesser von nur wenigen Mikrometern auf der Oberfläche der Nanofasern, die 99,9 Prozent der Coronavirus-Aerosole einfangen.
Das als Elektrospinnen bekannte Produktionsverfahren ist kostengünstig und eignet sich für die Massenproduktion von Nanofaserfiltern für persönliche Schutzausrüstung und Luftfiltersysteme. Das Elektrospinnen lädt die Nanofasern elektrostatisch auf, was ihre Fähigkeit zur Aerosolabscheidung verbessert. Die hohe Porosität der Fasern erleichtert zudem das Atmen mit einem elektrogesponnenen Nanofaserfilter.
„Elektrospinntechnologie kann die Entwicklung und Herstellung von Masken und Luftfiltern erleichtern“, sagte Prof. Yun Shen. „Der Einsatz der Elektrospinntechnologie zur Entwicklung neuer Masken- und Luftfiltertypen bietet eine gute Filterleistung, ist wirtschaftlich machbar und skalierbar. Die Möglichkeit, die Nachfrage nach Masken und Luftfiltern vor Ort zu decken, ist sehr vielversprechend.“
Beitragszeit: 01.11.2022
