Masker wajah dengan lapisan antivirus untuk menonaktifkan virus COVID-19

Diagram menunjukkan bagaimana lapisan modulasi kimiawi “mendisinfeksi” tetesan pernapasan orang yang memegang masker. Kredit: Universitas Northwestern

Lapisan antivirus menyerang tetesan pernapasan untuk mengurangi infeksi pemakai topeng.

Dalam pandemi, orang memakai masker untuk menghormati dan melindungi orang lain – tidak hanya untuk melindungi diri mereka sendiri, kata sebuah tim Universitas Northwestern peneliti.

Dengan pemikiran ini, para peneliti telah mengembangkan konsep topeng baru yang bertujuan untuk mengurangi penularan pada pengguna. Ide utamanya, yang mendapat dukungan dari National Science Foundation melalui hibah RAPID, adalah memodifikasi jaringan dengan masker dengan bahan kimia antivirus yang dapat memulihkan tetesan pernapasan yang keluar dari pernafasan.

Dengan simulasi menghirup, menghembuskan napas, batuk, dan bersin di laboratorium, para peneliti menemukan bahwa kain bukan tenunan yang digunakan di sebagian besar masker bekerja dengan baik untuk mendemonstrasikan konsep tersebut. Kain bebas serat dengan hanya 19% kepadatan serat, misalnya, memperbaiki hingga 82% volume tetesan. Jaringan semacam itu tidak menghalangi pernapasan dan bahan kimia bertopeng tidak dilepaskan selama eksperimen simulasi inhalasi.

Studi tersebut akan dipublikasikan hari ini (29 Oktober 2020) di jurnal Masalah.

Pentingnya melindungi orang lain

“Masker mungkin merupakan komponen terpenting dari alat pelindung diri (APD) yang dibutuhkan untuk melawan pandemi,” kata Jiaxing Huang dari Northwest, yang memimpin penelitian. “Kami segera menyadari bahwa masker tidak hanya melindungi orang yang memakainya, tetapi yang lebih penting, juga melindungi orang lain dari paparan tetesan (dan kuman) yang dikeluarkan oleh pengguna.

“Tampaknya ada banyak kebingungan tentang memakai topeng, karena beberapa orang berpikir mereka tidak membutuhkan perlindungan pribadi,” tambah Huang. “Mungkin sebaiknya kita menyebutnya alat kesehatan masyarakat (PHE) bukan APD.”

Mikroskopi optik tetesan

Gambar mikroskop optik (kiri) dalam mode refleksi menunjukkan jejak pengeringan semua tetesan yang terkumpul pada film polianilin, tetapi hanya yang dimodifikasi oleh asam (kanan) yang terlihat dalam mode transmisi saat mereka mengubah warna polianilin utama film dari biru menjadi hijau. Pita skala: 200 mikron. Kredit: Universitas Northwestern

Huang adalah profesor ilmu dan teknik material di Sekolah Teknik McCormick di Northwest. Mahasiswa pascasarjana Hayue Huang dan rekan pascadoktoral Hong Park, keduanya anggota lab Huang, ikut menulis artikel tersebut.

“Di mana ada wabah penyakit pernapasan menular, pengendalian sumber paling efektif dalam mencegah penyebaran virus,” kata Hayu Huang, Penghargaan Beasiswa Ryan 2020. menyebar dan lebih sulit dikendalikan. “

Tujuan dan hasil

Meskipun masker dapat memblokir atau mengarahkan tetesan pernapasan yang dihembuskan, banyak tetesan (dan virus yang tertanam di dalamnya) masih dihindari. Dari sana, tetesan sarat virus dapat menginfeksi orang lain secara langsung atau mendarat di permukaan untuk menginfeksi orang lain secara tidak langsung. Tim Huang bertujuan untuk secara kimiawi mengubah tetesan pelarian untuk membuat virus menjadi tidak aktif lebih cepat.

Untuk mencapai hal ini, Huang berupaya merancang masker yang: (1) tidak menghalangi pernapasan, (2) dapat mengisi agen antivirus molekuler seperti asam dan ion logam yang mudah larut dalam tetesan, dan (3) Tidak mengandung bahan kimia yang mudah menguap atau bahan yang mudah dilepas yang dapat terhirup oleh pengguna.

Setelah melakukan banyak percobaan, Huang dan timnya memilih dua bahan kimia antivirus terkenal: asam fosfat dan garam tembaga. Bahan kimia non-volatil ini menarik karena tidak ada yang bisa menguap dan kemudian berpotensi terhirup. Keduanya menciptakan lingkungan kimia lokal yang tidak menguntungkan bagi virus.

“Struktur virus sebenarnya sangat halus dan ‘rapuh’,” kata Huang. “Jika ada bagian dari virus yang rusak, ia kehilangan kemampuannya untuk menginfeksi.”

Tim Huang menumbuhkan lapisan polianilin polimerik konduktif pada permukaan serat masker. Bahan tersebut melekat kuat pada serat, bertindak sebagai reservoir untuk garam asam dan tembaga. Para peneliti menemukan bahwa bahkan jaringan longgar dengan kepadatan kemasan serat rendah sekitar 11%, seperti kain kasa medis, masih mengubah 28% tetesan pernapasan yang dihembuskan berdasarkan volume. Untuk kain yang lebih ketat, seperti tisu bebas serat (sejenis kain yang biasa digunakan di lab pembersih), 82% tetesan pernapasan dimodifikasi.

Huang berharap karya ini memberikan dasar ilmiah bagi peneliti lain, terutama di belahan dunia lain, untuk mengembangkan versi strategi modulasi kimia mereka sendiri dan mengujinya lebih lanjut dengan sampel virus atau bahkan pasien.

“Penelitian kami telah menjadi pengetahuan terbuka dan kami akan senang melihat lebih banyak orang bergabung dalam upaya ini untuk mengembangkan alat untuk meningkatkan respons kesehatan masyarakat,” kata Huang. “Pekerjaan dilakukan hampir seluruhnya di laboratorium selama penutupan kampus. Kami berharap dapat menunjukkan kepada para peneliti di sisi non-biologis sains dan teknik dan mereka yang tidak memiliki banyak sumber daya atau koneksi bahwa mereka juga dapat berkontribusi dengan energi dan bakat mereka. “

Referensi: 29 Oktober 2020, Masalah.

Pekerjaan ini terutama didukung oleh National Science Foundation (RAPID DMR-2026944).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

“Doodle Ringan” Nyata dalam Waktu Nyata

Para peneliti di Tokyo Metropolitan University telah merancang dan menerapkan algoritme yang disederhanakan untuk mengubah garis yang digambar secara bebas menjadi hologram pada CPU...

Teleskop Webb NASA menyertakan tabir surya seukuran lapangan tenis untuk perjalanan jutaan kilometer

Kedua wajah tabir surya James Webb Space Telescope dinaikkan secara vertikal untuk mempersiapkan pelipatan lapisan tabir surya. Kredit: NASA / Chris Gunn Insinyur bekerja...

Mineralogi Hangat Global Mengelola Pusat Perlindungan Kehidupan Batin

Tim lapangan DeMMO dari kiri ke kanan: Lily Momper, Brittany Kruger, dan Caitlin Casar mengambil sampel air yang meledak dari toilet DeMMO. Pendanaan:...

Genom manusia modern tertua, direkonstruksi menggunakan DNA tengkorak berusia 45 tahun

Tengkorak dari Gua Zlatyk dekat Praha ini adalah milik orang modern paling awal yang diketahui di Eropa. Penulis: Marek Jantach Tengkorak fosil seorang wanita...

Peralihan rahasia yang luar biasa terbuka yang dapat merevolusi pengobatan serangan jantung

Para peneliti di Victor Chang Institute for Heart Research di Sydney telah menemukan gen baru yang penting yang kami harap dapat membantu jantung manusia...

Newsletter

Subscribe to stay updated.