COVID-19: Perché le maschere a tre strati sono più sicure delle alternative a uno o due strati?

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Se hai intenzione di acquistare una maschera per il viso per proteggere te stesso e gli altri da COVID-19, assicurati che sia una maschera a tre strati.

Potresti aver già sentito questa raccomandazione, ma i ricercatori hanno ora trovato un motivo in più per cui le maschere a tre strati sono più sicure delle alternative a uno o due strati.

Sebbene questo consiglio fosse originariamente basato su studi che mostravano che tre strati impedivano a piccole particelle di passare attraverso i pori della maschera, i ricercatori hanno ora dimostrato che le maschere chirurgiche a tre strati sono anche più efficaci per impedire che le goccioline di grandi dimensioni da una tosse o uno starnuto si atomizzino in piccole goccioline.

Queste goccioline per la tosse di grandi dimensioni possono penetrare attraverso le maschere a singolo e doppio strato e atomizzare in goccioline molto più piccole, il che è particolarmente cruciale poiché queste goccioline più piccole (spesso chiamate aerosol) sono in grado di rimanere nell’aria per periodi di tempo più lunghi. 

I ricercatori hanno studiato maschere chirurgiche con uno, due e tre strati per dimostrare questo comportamento.

Maschere a tre strati più efficaci contro le goccioline respiratorie di grandi dimensioni
La goccia che colpisce la superficie della maschera viene registrata a 20.000 fotogrammi al secondo. Queste immagini in sequenza temporale dell’impingement delle goccioline su maschere a singolo, doppio e triplo strato mostrano che il numero totale di goccioline atomizzate è significativamente maggiore per la maschera a strato singolo rispetto alla maschera a doppio strato, mentre la gocciolina penetra attraverso la maschera a triplo strato. Credito: Basu et al, 2021

I ricercatori hanno riportato i loro risultati su Science Advances il 5 marzo.

Il team osserva che le maschere a singolo e doppio strato forniscono protezione nel bloccare parte del volume del liquido della gocciolina originale e sono significativamente migliori rispetto a non indossare alcuna maschera.

Sperano che i loro risultati sulla dimensione dei pori della maschera ideale, lo spessore del materiale e la stratificazione possano essere utilizzati dai produttori per produrre i modelli di maschere più efficaci.

Utilizzando un generatore di goccioline e una telecamera time-lapse ad alta velocità, il team di ingegneri dell’Università della California di San Diego, dell’Indian Institute of Science e dell’Università di Toronto ha scoperto che, controintuitivamente, grandi goccioline respiratorie contenenti particelle che emulano virus (PEV) in realtà vengono atomizzati quando colpiscono una maschera a strato singolo e molti di questi VEP passano attraverso quello strato.

Pensala come una goccia d’acqua che si rompe in goccioline più piccole mentre viene spremuta attraverso un setaccio.

Per una gocciolina da 620 micron – la dimensione di una grossa gocciolina da un colpo di tosse o da uno starnuto – una maschera chirurgica monostrato limita solo circa il 30 percento del volume della gocciolina; una maschera a doppio strato ha prestazioni migliori, limitando circa il 91 percento del volume delle goccioline; mentre una maschera a tre strati ha un’espulsione di goccioline trascurabile, quasi nulla.

Maschere a tre strati più efficaci contro le goccioline respiratorie di grandi dimensioni
Diagramma schematico della carica virale che viene intrappolata all’interno dello strato della maschera. Goccioline e virus non sono disegnati in scala. Credito: Basu et al, Science Advances, 5 marzo 2021

“Anche se si prevede che le particelle solide di grandi dimensioni nella gamma di 500-600 micron debbano essere fermate da una maschera a strato singolo con una dimensione media dei pori di 30 micron, stiamo dimostrando che questo non è il caso delle goccioline di liquido”, ha detto Abhishek Saha, professore di ingegneria meccanica e aerospaziale alla UC San Diego e coautore dell’articolo.

“Se queste goccioline respiratorie più grandi hanno velocità sufficiente, cosa che accade per tosse o starnuti, quando atterrano su un singolo strato di questo materiale viene disperso e schiacciato attraverso i pori più piccoli della maschera.”

Questo è un problema. I modelli di fisica delle goccioline hanno dimostrato che mentre si prevede che queste goccioline di grandi dimensioni cadano a terra molto rapidamente a causa della gravità, queste goccioline ora più piccole, di dimensioni di 50-80 micron che attraversano il primo e il secondo strato di una maschera rimarranno nell’aria, dove possono diffondersi a persone a distanze maggiori.

Il team di ingegneri – che comprende anche i professori Swetaprovo Chaudhuri dell’Università di Toronto e Saptarshi Basu dell’Indian Institute of Science – erano esperti in questo tipo di esperimenti e analisi, sebbene fossero abituati a studiare l’aerodinamica e la fisica delle goccioline per applicazioni che includono sistemi di propulsione, combustione o spray termici.

Hanno rivolto la loro attenzione alla fisica delle goccioline respiratorie l’anno scorso quando è scoppiata la pandemia COVID-19 e da allora hanno studiato il trasporto di queste goccioline respiratorie e il loro ruolo nella trasmissione delle malattie di tipo COVID-19.

“Facciamo molti esperimenti sull’impatto delle goccioline nei nostri laboratori”, ha detto Saha. “Per questo studio, è stato utilizzato un generatore speciale per produrre una gocciolina in movimento relativamente veloce. La goccia è stata quindi lasciata atterrare su un pezzo di materiale della maschera, che potrebbe essere un singolo strato, doppio o triplo strato, a seconda di quello che stiamo testando. Allo stesso tempo, utilizziamo una telecamera ad alta velocità per vedere cosa succede alla goccia “.

Usando il generatore di gocce, sono in grado di alterare le dimensioni e la velocità della goccia per vedere come ciò influisce sul flusso della particella.

In futuro, il team intende studiare il ruolo dei diversi materiali per le maschere, nonché l’effetto delle maschere umide o bagnate, sull’attrito delle particelle.


Le infezioni emergenti e riemergenti sono emerse come una minaccia per la salute umana negli ultimi decenni [1]. Dato quanto è interconnesso il mondo oggi, un agente patogeno capace di trasmissione da uomo a uomo può innescare un’epidemia lontano da dove ha avuto origine. Il virus che causa la sindrome respiratoria mediorientale, ad esempio, è emerso in Medio Oriente ma ha causato un’epidemia in Corea.

Il mondo è nel bel mezzo della pandemia COVID-19, che è causata dal virus SARS-CoV-2. Blocchi e restrizioni di viaggio imposti per fermare la diffusione di COVID-19 hanno portato a devastanti ripercussioni economiche. Il controllo di una malattia infettiva si basa sulla conoscenza della sua modalità di trasmissione.

La recente pandemia di COVID-19 è causata dal nuovo coronavirus, SARS-CoV-2, che viene trasmesso in gran parte per via respiratoria (vide infra) [2, 3].

I migliori interventi non farmaceutici contro la diffusione della malattia per via respiratoria sono generalmente definiti misure di distanziamento sociale o sicuro, ovvero la riduzione del contatto stretto tra gli individui [4, 5]. Laddove non sia possibile un allontanamento sicuro, i dispositivi di protezione individuale (DPI) sono la modalità di autoprotezione accettata.

Maschere e respiratori sono probabilmente il pezzo più importante di DPI. Sono una barriera fisica alle goccioline respiratorie che possono entrare attraverso il naso e la bocca e all’espulsione delle goccioline mucosalivari da individui infetti [6, 7]. Il loro ruolo può essere particolarmente importante nel COVID-19, dove individui infetti possono diffondere virus mentre sono asintomatici o presintomatici [8-10].

Esistono molti tipi diversi di maschere per il viso e respiratori che offrono diversi livelli di protezione agli utenti [11-15]. In generale, le maschere non si adattano strettamente mentre i respiratori lo fanno. Maschere e respiratori possono essere riutilizzabili o usa e getta. Quelli riutilizzabili includono respiratori a metà o intero facciale per uso industriale con filtri a cartuccia attaccati e maschere in tessuto fatte in casa o commerciali; quelli usa e getta includono maschere chirurgiche, respiratori N95 e respiratori KN95.

Tutti hanno lo scopo generale di fornire una qualche forma di protezione contro i contaminanti nell’aria, che vanno dal polline ai fumi chimici agli agenti patogeni. La capacità di filtraggio, e quindi il livello di protezione da agenti inquinanti e patogeni, dipende dai materiali utilizzati e dalla progettazione tecnica [11-15].

I contaminanti nell’aria differiscono notevolmente per dimensioni (Figura 1). SARS-CoV-2 ha una dimensione che va da 60 a 140 nm [16], più piccola di batteri, polvere e polline. Pertanto, maschere e respiratori realizzati con materiali con dimensioni dei pori più grandi, come cotone e tessuto sintetico, non saranno in grado di filtrare efficacemente questi virus o minuscole goccioline cariche di virus, rispetto a quelli realizzati con materiali con dimensioni dei pori molto più piccole.

Allo stesso modo, maschere e respiratori realizzati o rivestiti con materiali resistenti all’acqua sono più efficaci contro le goccioline respiratorie di grandi dimensioni cariche di virus e le fuoriuscite di liquidi. Oltre alla capacità di filtraggio, fattori come il comfort dell’utente e la traspirabilità variano anche tra i diversi modelli.

Ad esempio, sebbene il respiratore N95 aderente abbia una capacità di filtraggio superiore alle maschere chirurgiche, hanno una minore traspirabilità e possono causare disagio dopo ore di utilizzo.

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Figura 1
Tabella delle dimensioni relative dei comuni contaminanti e patogeni presenti nell’aria.

L’uso della maschera può essere efficace nel contenimento delle malattie trasmissibili [17, 18] ed è quindi diventato una nuova normalità in molte società nella pandemia COVID-19. L’aumento della domanda di maschere chirurgiche e respiratori ha portato a una carenza globale di forniture e materie prime. Di conseguenza, molte persone sono ricorse a creare le proprie maschere, riciclare le maschere usate o accontentarsi di maschere che offrissero meno protezione di quella effettivamente necessaria.

I ricercatori e gli operatori del settore hanno quindi lavorato duramente per affrontare il problema della carenza, nonché per migliorare la protezione offerta dai modelli di maschere esistenti.

Questi sforzi includono

  • i) reperire e progettare materiali alternativi con capacità di filtraggio sufficiente,
  • (ii) progettare il design di maschere e respiratori per una migliore protezione, traspirabilità e comfort dell’utente,
  • (iii) sviluppare e progettare maschere e materiali multifunzionali con proprietà idrofobiche, antimicrobiche, auto-disinfettanti e persino di rilevamento, e
  • (iv) esplorare nuove tecnologie per una produzione e personalizzazione efficiente di maschere, ad esempio la stampa 3D [19].

I tentativi di migliorare la maschera si baseranno sulla comprensione delle basi della tecnologia della maschera.

Le domande fondamentali, a nostro avviso, sono le seguenti:

  • (i) in che modo le maschere (e i relativi materiali) ci proteggono dagli agenti patogeni;
  • (ii) quali sono i modelli e i materiali esistenti della maschera disponibili sul mercato;
  • (iii) come si comportano e come vengono confrontate le loro prestazioni rispetto agli altri;
  • (iv) quali sono i loro limiti;
  • (v) come si possono migliorare le loro prestazioni;
  • (vi) quali sono alcune nuove funzionalità che possono essere incorporate nei materiali e nei modelli esistenti?

Questa recensione cerca di rispondere alle domande di cui sopra.

In che modo le maschere ci proteggono dalle malattie trasmesse dall’aria

La via respiratoria di trasmissione

Un patogeno respiratorio può essere trasmesso attraverso tre vie: contatto, goccioline e diffusione per via aerea [20]. La trasmissione per contatto può essere diretta (cioè, trasferimento del virus attraverso mani contaminate) o indiretta (cioè, tramite fomiti) [20]. I fomiti sono oggetti o materiali che possono trasportare infezioni e diffondersi per mezzo di fomiti si diffondono al tatto. I virus sopravvivono per un po ‘di tempo su oggetti inanimati, sebbene la carica virale diminuisca drasticamente [21].

Se tocchiamo una superficie contaminata e poi tocchiamo i nostri occhi o il naso, possiamo inoculare il virus nelle nostre superfici mucose. Il ruolo del tatto nella diffusione di un virus respiratorio è esemplificato al meglio dagli studi sul virus respiratorio sinciziale (RSV) [22, 23]. La diffusione di SARS-CoV-2 attraverso i fomiti è stata elegantemente dimostrata dal tracciamento dei contatti nel mondo reale, aiutato da telecamere a circuito chiuso [24].

La diffusione delle goccioline e la diffusione per via aerea sono diverse modalità di trasmissione del virus attraverso l’aria. I virus rilasciati quando una persona infetta tossisce, starnutisce, canta, parla o semplicemente espira possono essere trovati in particelle di varie dimensioni [17]. In generale, si pensava che particelle più grandi di 5 μm cadessero a terra entro 1 metro. Più recentemente, tuttavia, è stata proposta l’ipotesi della “nube di gas” [25].

Tosse, starnuti o persino espirando producono goccioline mucosalivari che esistono come parte di una nuvola che “trasporta al suo interno grappoli di goccioline con un continuum di dimensioni delle goccioline” [25]. In combinazione con i fattori ambientali, la “nuvola” può essere spinta fino a 7–8 m. La velocità del vento, in particolare, ha dimostrato di giocare un ruolo nel determinare la distanza percorsa da queste particelle [26].

La diffusione per via aerea si verifica con agenti patogeni presenti nelle goccioline espirate di diametro <5 μm. Queste particelle rimangono a galla per un po ‘di tempo e sono in grado di percorrere lunghe distanze. I virus respiratori accettati come in grado di diffondersi per via aerea includono il morbillo e la varicella zoster (varicella).

Questi virus hanno una grande R0, una caratteristica pensata per caratterizzare la diffusione per via aerea. È interessante notare che l’RNA dell’influenza, del coronavirus e del rinovirus, generalmente ritenuto trasmesso per via delle goccioline, può essere trovato in particelle esalate più piccole o più grandi di 5 μm [17, 27].

Inoltre, l’influenza vitale è presente in particelle inferiori a 5 μm. Quindi, anche i virus che si pensa siano trasmessi principalmente per via respiratoria delle goccioline possono avere il potenziale per la diffusione per via aerea. La preoccupazione che il SARS-CoV-2 possa diffondersi per via aerea è aumentato quando è stato dimostrato che è vitale per 3 ore in un tamburo che ha mantenuto artificialmente a galla le particelle per diverse ore [21].

Potrebbe essere meno noto che processi più basilari come il parlare possono anche portare al rilascio di goccioline e aerosol potenzialmente infettivi. Utilizzando la diffusione della luce laser, è stato riscontrato che c’erano emissioni medie di circa 1000 particelle di goccioline al secondo durante il parlato, con tassi di emissione elevati fino a 10.000 particelle di goccioline al secondo [28].

Adattando la diminuzione dipendente dal tempo delle particelle rilevate ai tempi di decadimento esponenziale, è stato possibile calcolare le dimensioni delle particelle delle goccioline e la carica virale stimata. Gli autori stimano che 1 minuto di conversazione ad alta voce generi più di 1000 goccioline contenenti virus [29].

In alternativa, le particelle respiratorie comprese tra 0,5 μm e 5 μm potrebbero essere visualizzate mediante il dimensionamento delle particelle aerodinamiche. Quando i partecipanti hanno emesso il suono “Aah”, si sono verificate emissioni fino a 330 particelle al secondo [30]. 

Tenendo conto del fatto che il dimensionamento aerodinamico delle particelle misura le particelle al di sotto del limite di rilevamento della diffusione della luce laser, questi due metodi possono essere considerati complementari e il numero totale di particelle emesse potrebbe essere ancora più alto.

In uno studio separato, è stato dimostrato che l’emissione di particelle di goccioline è direttamente proporzionale al volume, con il numero di particelle emesse che aumenta da 6 particelle al secondo quando sussurra a 53 particelle al secondo al massimo parlare. Il numero di particelle generate variava notevolmente tra gli individui, aumentando la possibilità di superdiffusori che potrebbero essere i principali diffusori di virus parlando [31].

Effetto meccanicistico di indossare una maschera

Maschere e altri articoli DPI fungono da barriera fisica alle goccioline respiratorie. Con l’imaging che utilizza la diffusione della luce laser, si è scoperto che il numero di lampi, che corrisponde al numero di goccioline respiratorie, poteva essere mantenuto a livelli di fondo coprendo la bocca di chi parla con un panno leggermente umido [28].

È stato creato un modello in vitro con manichini sorgente e ricevitore per testare l’effetto della maschera sul filtraggio dell’aerosol radiomarcato emesso dalla sorgente. Il mascheramento al manichino sorgente era costantemente più efficace nell’abbassare gli aerosol radiomarcati che raggiungevano il manichino ricevitore, mentre l’unica configurazione sperimentale in cui il manichino ricevente poteva essere ugualmente ben protetto era se il manichino ricevente indossasse una maschera N95 sigillata con vaselina [32]. Pertanto, le maschere possono agire come una barriera fisica e sembrano essere più efficaci se indossate dalla persona che emette le goccioline.

Le maschere hanno generalmente mostrato un effetto nel ridurre l’emissione di virus da pazienti infetti. La maschera chirurgica è stata testata per la sua capacità di bloccare il rilascio di vari virus studiando la quantità di virus presente nel respiro espirato dei pazienti. I ricercatori sono stati in grado di raccogliere particelle separate per dimensione (> o <5 μm).

Con la maschera indossata è stato osservato un calo significativo dei coronavirus nelle particelle sia più grandi che più piccole. La maschera ha ridotto i virus dell’influenza che si trovano nelle particelle più grandi ma non più piccole. Dopo aver indossato una maschera, nessun coronavirus è stato rilevato in tutti gli 11 pazienti, mentre l’influenza è stata rilevata nelle particelle respiratorie di 1 paziente (su 27).

La maschera non ha abbassato il numero di rinovirus in particelle più grandi o più piccole [17]. Ciò suggerisce che le maschere chirurgiche possono ridurre il rilascio di coronavirus e influenza da una persona infetta. In uno studio precedente sull’influenza, i partecipanti sono stati indotti a tossire e, sia con maschere chirurgiche che con maschere N95, non c’era influenza che potesse essere rilevata dalla reazione a catena della trascrittasi-polimerasi inversa (RT-PCR) per 9 pazienti infetti [33].

Quando il virus influenzale esalato è stato separato nelle frazioni in base alla dimensione, si è riscontrato che le maschere chirurgiche erano altamente efficaci nel rimuovere l’influenza dalla frazione grossolana più grande (≥5 μm) ma meno efficaci dalla frazione con particelle più piccole [34].

È stato anche dimostrato che indossare maschere protegge le persone che entrano in contatto con una persona infetta. In un sondaggio su 5 ospedali di Hong Kong durante la SARS, al personale ospedaliero è stato chiesto quali misure protettive prendessero e questa informazione è stata correlata al fatto che fossero stati infettati dalla SARS.

È stato scoperto che indossare maschere era la misura protettiva più importante per ridurre la possibilità di contrarre l’infezione (p = 0,0001) e le persone che indossavano maschere chirurgiche o maschere N95 non erano tra gli 11 membri del personale infetto. Ci sono stati tuttavia 2 casi di persone che indossavano maschere di carta infettate, suggerendo che anche il tipo di maschere fosse importante [35].

Uno studio ha confrontato l’efficacia dell’N95 e delle maschere chirurgiche contro le infezioni respiratorie virali negli operatori sanitari. Gli operatori sanitari non hanno avuto differenze significative negli esiti dell’infezione influenzale quando indossavano N95 e maschere chirurgiche, suggerendo che entrambi i tipi di maschere mediche potevano proteggere in modo simile [36].

Una meta-analisi è stata eseguita su studi clinici per esplorare l’effetto protettivo delle maschere. Il rapporto di rischio è stato calcolato per l’incidenza dell’infezione nel gruppo protetto rispetto al gruppo non protetto, dove il rapporto di rischio <1 suggerisce un rischio ridotto. 

Indossare una maschera proteggeva gli individui dalla malattia simil-influenzale, mostrando un rapporto di rischio di 0,34, con un intervallo di confidenza del 95% compreso tra 0,14 e 0,82. Analogamente allo studio sopra, le maschere chirurgiche e le maschere N95 hanno mostrato poca differenza nella protezione, con un rapporto di rischio di 0,84 e un intervallo di confidenza del 95% di 0,36-1,99 che suggerisce nessuna differenza significativa nel rischio [37].

Recentemente, uno studio di modellazione eseguito da Eikenberry et al. sulla base dei dati sull’infezione COVID-19 ottenuti a New York e Washington hanno suggerito che l’ampia adozione della maschera facciale da parte del pubblico in generale può ridurre significativamente il tasso di trasmissione della comunità e il numero di morti [18].

Come mostrato nella Figura 2, sulla base dei dati ottenuti dal 20 febbraio al 30 marzo, il tasso di mortalità cumulativo dovrebbe essere ridotto in misura maggiore poiché più persone indossano maschere nei prossimi 2 mesi. Pertanto, lo studio conclude che l’adozione a livello di comunità della maschera facciale ha un grande potenziale per aiutare a ridurre la trasmissione nella comunità e il peso della pandemia COVID-19.

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Figura 2
Bilancio delle vittime futuro (cumulativo) simulato per lo stato di Washington, utilizzando una velocità di trasmissione fissa (pannelli superiori) o variabile (pannelli inferiori), β e nove diverse permutazioni di copertura ed efficacia della maschera pubblica in generale. Gli assi y vengono ridimensionati in modo diverso nei pannelli superiore e inferiore. Riprodotto con il permesso del Rif. [18]. Copyright 2020, Elsevier BV per conto di KeAi Communications Co., Ltd.

Vantaggi e avvertenze nell’indossare maschere

L’uso della maschera, oltre ad altri interventi non farmaceutici, può essere una misura di contenimento efficace in un’epidemia. Le maschere per il viso possono impedire la dispersione di goccioline quando le persone infette parlano, cantano, tossiscono o starnutiscono. La velocità di emissione delle particelle è correlata all’intensità della voce durante il discorso o altre attività vocali [38].

Un’ostruzione fisica che impedisce a chi la indossa di toccare il viso, una maschera può portare a una migliore igiene delle mani [24]. È vero anche il contrario: una maggiore tendenza da parte di chi lo indossa a toccarsi il viso, ad esempio quando si regola la maschera [39]. Anche con la maschera giusta, i portatori possono ancora essere infettati se le goccioline entrano attraverso gli occhi, evidenziando così l’importanza di una protezione aggiuntiva [40].

Le maschere riducono anche il rischio di contaminazione ambientale da goccioline respiratorie [24]. Come accennato, la trasmissione di SARS-CoV-2 tramite fomiti è stata documentata [24]. In realtà, l’utilizzo da parte di ogni individuo varia. La maschera potrebbe non coprire completamente la bocca e il naso, oppure potrebbe essere usata e riutilizzata troppo frequentemente.

Questi possono significare enormi variazioni nei risultati delle prestazioni della maschera [24, 41]. Inoltre, i portatori dovrebbero evitare di toccare i loro volti e la superficie esterna delle loro maschere. Anche l’igiene delle mani varia da persona a persona. Pertanto, l’uso della maschera deve essere integrato da altri cambiamenti comportamentali per un’efficace prevenzione delle infezioni.

Infine, l’uso universale di maschere per il viso previene la discriminazione delle persone che indossano maschere quando non stanno bene perché tutti indossano una maschera. L’uso di maschere universali può creare nuove norme sociali, motivando gli individui a indossare maschere all’inizio dei sintomi senza paura di essere stigmatizzati.

L’infezione involontaria di individui sani da parte di persone asintomatiche e presintomatiche può essere evitata [39, 40]. Le maschere sono indicatori visibili della modalità di crisi, che possono provocare cambiamenti comportamentali come l’allontanamento sociale e il lavaggio frequente delle mani [39].

Complicazioni della trasmissione asintomatica e presintomatica

Nelle prime fasi della pandemia COVID-19, molti paesi sconsigliavano di indossare la maschera da parte di persone sane per prevenire acquisti di panico e accumulo di scorte [41]. Tale paranoia può portare a una drastica carenza di maschere mediche per gli operatori sanitari. Anche l’efficacia delle maschere nel proteggere le persone dall’infezione è stata messa in dubbio.

Da allora, i governi, come quello di Singapore, hanno reso obbligatorio indossare una maschera in pubblico [42]. Tale cambiamento di indirizzo politico è avvenuto principalmente a causa del crescente riconoscimento del concetto di trasmissione asintomatica e presintomatica.

C’è stato un aumento dei casi asintomatici e presintomatici segnalati in molte parti del mondo. In un primo esempio di tale trasmissione, cinque pazienti sintomatici hanno contratto il virus da un parente asintomatico che ha viaggiato da Wuhan ad Anyang [43].

Nello stesso periodo di tempo, un altro gruppo familiare di tre persone in viaggio da Wuhan a Guangzhou ha rivelato una trasmissione asintomatica [44]. Mentre il maschio adulto presentava sintomi clinici, sua moglie e suo figlio erano entrambi asintomatici. Tutti e tre sono risultati positivi per COVID-19 su RT-PCR.

Uno studio separato su 82 residenti in una struttura infermieristica qualificata per l’assistenza a lungo termine ha rivelato che del 30,3% dei casi positivi, il 43,5% era sintomatico mentre più della metà era asintomatica [45]. Dopo 1 settimana, questo gruppo asintomatico è stato rivalutato e 10 su 13 hanno sviluppato sintomi, portando alla loro riclassificazione come presintomatici. Allo stesso modo a Singapore, 243 casi comprendenti sette cluster potrebbero essere spiegati dalla trasmissione presintomatica [38].

In quattro di questi gruppi, la data esatta di trasmissione potrebbe essere determinata per portare alla conclusione che la trasmissione è avvenuta 1-3 giorni prima che i sintomi compaiano nel paziente di origine. Questi casi dimostrano che la diffusione virale può verificarsi prima della comparsa e dell’assenza di sintomi, complicando così il contenimento di questa pandemia di COVID-19. Vari governi devono imporre le distanze sociali, buone pratiche igieniche e l’uso di maschere per contenere efficacemente la trasmissione asintomatica e presintomatica.

Uso della maschera domestica

È molto più ambiguo quando si parla di utilizzo di maschere domestiche. Quello che sappiamo è che indossare una maschera o una copertura protettiva può ridurre l’emissione di goccioline e virus infettivi dalla persona infettiva [17, 32, 40]. Gli studi sulla diffusione della luce laser hanno rivelato che coprire la bocca di un altoparlante con un panno umido riduceva le particelle emesse ai livelli di fondo.

Pertanto, indossare una maschera di stoffa o anche una sciarpa, come raccomandato dai Centers for Disease Control and Prevention (CDC), per coprire il naso e la bocca servirebbe a ridurre le emissioni respiratorie di una persona infetta, sia essa sintomatica o asintomatica [46 ].

Il tipo di materiale della maschera indossato è importante per mitigare il rischio di infezione. Ad esempio, uno studio ha rilevato che in un ambiente sanitario, il rischio di influenza era sostanzialmente più alto nel gruppo con maschera in tessuto rispetto al gruppo con maschera medica [47]. 

Pertanto, attualmente, le maschere chirurgiche e i respiratori N95 sono ancora la migliore opzione, se disponibile, per proteggere una persona sana in un ambiente ad alto rischio [35]. È urgentemente necessaria un’indagine sperimentale più completa sull’effetto protettivo delle maschere di stoffa riutilizzabili, in particolare durante un lungo periodo di pandemia quando un’opzione sostenibile a basso costo è essenziale per l’uso domestico.

Gli studi sull’effetto dell’uso di maschere per il viso nelle famiglie sono stati afflitti da fattori di confusione e problemi di aderenza. Sebbene le maschere per il viso e l’igiene delle mani siano note per essere misure protettive chiave contro la trasmissione di goccioline e fomite, uno studio su 259 famiglie a Hong Kong non ha mostrato differenze significative nel rischio di infezione per il gruppo che indossava entrambe le maschere e osservava l’igiene delle mani [48 ].

Una conclusione simile è stata raggiunta tra i giovani adulti che vivono in residenze universitarie, dove una combinazione di maschere per il viso e igiene delle mani non era correlata a una significativa diminuzione del tasso di malattie simil-influenzali [49]. Uno studio separato ha fornito alcune informazioni sul motivo sottostante. Sebbene non vi sia stata una diminuzione significativa del rischio di infezione indossando maschere per il viso, è stato rilevato dall’auto-segnalazione che meno del 50% dei partecipanti allo studio indossava maschere per la maggior parte del tempo.

Nel gruppo che indossava le maschere per la maggior parte del tempo, è stato riscontrato che il rischio di infezione diminuiva, con un rapporto di rischio di 0,26, con un intervallo di confidenza del 95% compreso tra 0,06 e 0,77 [50]. L’uso di maschere per il viso nelle famiglie sembra essere inefficace per le malattie infettive stagionali. 

È dubbio che l’uso della maschera a casa debba o meno essere regolamentato o raccomandato, poiché i membri della famiglia mangiano necessariamente insieme, un’attività durante la quale la mascheratura è impossibile. La normalità a casa è fondamentale per la salute mentale in una pandemia.

Politica pubblica ed effetti a livello di popolazione

Come discusso, i casi asintomatici e presintomatici hanno reso il contenimento della pandemia sempre più impegnativo, determinando un cambiamento di paradigma negli approcci governativi. I casi non documentati, molti dei quali erano asintomatici o lievemente sintomatici, stavano probabilmente contribuendo a un gran numero di infezioni (79%) in Cina [51].

Un campionamento casuale di 3000 residenti di New York in varie località, come i negozi di alimentari, ha rivelato un tasso di infezione del 13,9% e si stima che 2,7 milioni di persone potrebbero essere state infettate [52]. Il 6 aprile, una linea guida provvisoria dell’OMS affermava che le persone sane non avevano bisogno di indossare maschere perché non c’erano prove che le maschere potessero proteggere chi le indossa [53]. Ciò contrastava con le linee guida CDC del 3 aprile, che raccomandavano rivestimenti in tessuto per il viso negli spazi pubblici, specialmente dove c’è una significativa trasmissione basata sulla comunità [46].

Prove aneddotiche all’interno delle strutture ospedaliere hanno mostrato che l’uso di maschere universali deve essere implementato nelle aree ad alto rischio. I sintomi di COVID-19 sono simili ad altre malattie respiratorie e alcuni operatori sanitari che mostrano sintomi lievi continuano a lavorare [39]. 

In un altro studio multicentrico pluriennale, è stata istituita una politica di indossare la maschera per tutti coloro che hanno interagito con i pazienti sottoposti a trapianto di cellule staminali ematopoietiche. Confrontando la maschera e gli anni prima della maschera, le infezioni virali respiratorie sono diminuite significativamente dopo la politica della maschera. In tutto l’ospedale e in un’unità di malignità ematologica adiacente, l’assenza di una politica della maschera significava che le infezioni rimanevano alte [54].

Uno studio della SARS del 2003 su cinque ospedali di Hong Kong ha rivelato che il personale che ha adottato tutte e quattro le misure di maschere, guanti, camici e lavaggio delle mani è rimasto in buona salute. Il personale che ha omesso almeno una di queste pratiche è stato infettato, ma l’uso di maschere è stata la misura più significativa e importante [35]. Le altre tre misure non hanno conferito ulteriore protezione significativa ai portatori di maschere. Pertanto, l’arresto della trasmissione delle goccioline a livello del viso è fondamentale.

I modelli matematici sull’influenza del 2009 (H1N1) hanno concluso che se le maschere fossero applicate precocemente a 100 contro 1000 persone infettive, la gravità di un’epidemia potrebbe essere ridotta notevolmente [55]. Tutti, non solo gli individui infettivi, devono indossare maschere per ridurre significativamente il numero cumulativo di casi. 

In questo modello, l’efficacia delle maschere chirurgiche era bassa e insignificante. Per i respiratori N95 che funzionano al 20% di efficacia, si ottiene una significativa riduzione dell’influenza (20%) se solo il 10% della popolazione li indossa. Se il 25% e il 50% della popolazione aderiva, la riduzione diventava rispettivamente del 30% e del 36%.

Per COVID-19, conclusioni simili sono state raggiunte in un modello teorico e in uno studio empirico su set di dati [56]. Sono stati utilizzati la simulazione Monte Carlo e un modello SEIR (suscettibile-esposto-infettivo-recuperato). Quando almeno l’80% delle persone indossava maschere, l’impatto sulla pandemia era significativo e la curva si appiattiva. Tuttavia, questo intervento è fallito quando il 50% o meno della popolazione indossava maschere.

Entro il 50 ° giorno di un’epidemia regionale, il mascheramento universale potrebbe impedire una trasmissione diffusa. Se applicato al giorno 75 con un’adozione del mascheramento del 90%, non vi è stato alcun impatto sulla diffusione dell’infezione, evidenziando l’importanza di un intervento di mascheramento precoce. Se almeno l’80% della popolazione indossasse maschere, la curva potrebbe appiattirsi in modo più significativo rispetto all’applicazione di un rigoroso blocco. Inoltre, dopo il blocco, consentire l’allontanamento sociale senza mascherarsi ha portato a un aumento incontrollabile delle infezioni.

Tenendo presenti i risultati di queste due simulazioni, gli autori hanno studiato l’impatto dell’applicazione del mascheramento sulla crescita delle infezioni in molti paesi [56]. I paesi possono essere classificati in tre livelli, dalla migliore alla peggiore performance. A tutti i livelli, il tasso medio giornaliero di crescita dell’infezione e la riduzione dal picco sono i seguenti: massimo al 5,9% e 74,6%, medio al 14,2% e 45,8% e basso al 17,2% e 37,4%.

I paesi con le migliori prestazioni hanno istituito ordini di mascheramento universali prima del 15 marzo, mentre quelli di livello intermedio lo hanno fatto dopo la data. I paesi rimanenti sono stati i peggiori. Complessivamente in ogni regione, l’utilizzo del mascheramento universale ha portato a una migliore gestione di COVID-19.

Anche se il governo di Hong Kong ha raccomandato l’uso della maschera solo per le persone sintomatiche, come con le linee guida dell’OMS, il pubblico in generale si è offerto volontario per indossare la maschera in modo proattivo [24]. Il mascheramento universale è stato anche sostenuto dai massimi esperti in microbiologia clinica e specialità di malattie infettive.

Dopo 100 giorni, il numero di infetti per milione di abitanti a Hong Kong era significativamente inferiore rispetto ai paesi senza mascheramento universale. Il confronto è stato effettuato per paesi con densità di popolazione, sistema sanitario, vaccinazione BCG e misure di allontanamento sociale simili.

Questi paesi includono Singapore, Corea del Sud, Spagna, Italia e Germania. Mentre le infezioni e i decessi sono aumentati alle stelle in tutto il mondo, Hong Kong ha registrato numeri bassi, particolarmente notevoli data la sua vicinanza alla Cina e l’alta densità di popolazione.

La principale differenza che ha causato l’esito favorevole a Hong Kong è stata il mascheramento universale volontario tra i residenti sin dall’inizio della pandemia. Osservando il pendolarismo mattutino per tre giorni consecutivi, solo il 3,4% su 10.050 persone non ha indossato la maschera.

C’erano undici gruppi COVID-19 che potevano essere attribuiti a situazioni ricreative senza maschera come mangiare e bere in ristoranti o bar, cantare nei saloni di karaoke e fare esercizio nelle palestre.

Pertanto, questi esperimenti e studi sulla popolazione dimostrano che il mascheramento universale è efficace se implementato in modo precoce e rigoroso. I governi dovrebbero impiegare risorse per ottenere maschere sufficienti al fine di ottenere un mascheramento universale sostenibile. Se le scorte sono insufficienti, il pubblico in generale dovrebbe usare maschere di stoffa quando si trova fuori dalle proprie case. Le maschere mediche dovrebbero essere riservate agli operatori sanitari

Comprensione delle prestazioni della maschera commerciale

Maschera chirurgica a 3 strati

La maschera chirurgica a 3 strati è comunemente utilizzata nella pandemia COVID-19. La maschera chirurgica a 3 strati è composta da 3 diversi strati di tessuto non tessuto, ciascuno dei quali ha una funzione specifica, come mostrato in Figura 3.

  • Lo strato più esterno (tipicamente blu) è impermeabile e aiuta a respingere i fluidi come le goccioline mucosalivari.
  • Il pezzo centrale è il filtro, che impedisce a particelle o agenti patogeni di dimensioni superiori a una certa dimensione di penetrare in entrambe le direzioni.
  • Lo strato più interno è costituito da materiali assorbenti per intrappolare le goccioline mucosalivari dell’utente. Questo strato assorbe anche l’umidità dall’aria espirata, migliorando così il comfort.
  • Insieme, questi 3 strati proteggono efficacemente sia l’utente che le persone circostanti limitando la penetrazione di particelle e agenti patogeni in entrambe le direzioni.
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Come suggerisce il nome, il tessuto non tessuto non contiene fili intrecciati ed è realizzato legando insieme una massa di fibre utilizzando mezzi termici, chimici o meccanici. Il feltro è uno degli esempi più comuni di tessuto non tessuto. Sebbene il tessuto non tessuto sia meccanicamente più debole della sua controparte, è economico e veloce da produrre. Pertanto, è un materiale ideale per la maschera chirurgica. I due metodi più comuni per realizzare tessuto non tessuto per maschere chirurgiche sono spunbond e melt-blown.

Il processo spunbond combina il processo di filatura e di formazione del foglio in un unico sistema di produzione continuo di tessuto non tessuto [57, 58]. Come si vede nella Figura 4, il processo di spunbond consiste in diverse fasi integrate, vale a dire estrusore, pompa a ingranaggi, spinpack, quencher, collector, bonder e winder.

  1. L’estrusione è il processo in cui il polimero viene fuso dal calore e dall’azione meccanica della vite
  2. La pompa a ingranaggi svolge un ruolo fondamentale nel controllo della portata volumetrica precisa del polimero fuso. Questo è un passaggio fondamentale per mantenere una temperatura uniforme del polimero fuso
  3. Lo spinpack è un gruppo di blocchi di stampo che trasforma il polimero fuso in filamenti sottili e uniformi ed è progettato per resistere a 300 ° C a 400 ° C
  4. I filamenti vengono quindi raffreddati dall’aria fredda
  5. Dopo la tempra, i filamenti vengono raccolti insieme come nastro di filamenti su un nastro mobile
  6. I filamenti nel nastro vengono quindi legati insieme tramite mezzi termici, chimici o meccanici per formare il tessuto non tessuto
  7. Infine, il tessuto non tessuto viene raccolto nell’avvolgitore
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Figura 4
Illustrazione schematica del processo spunbond e melt-blown. Ripubblicato con il permesso di Ref. [59]. Copyright 2015, Butterworth-Heinemann.

Sebbene il processo di melt blown sia molto simile allo spunbond come si vede nella Figura 4, le microfibre prodotte in melt blown sono molto più fini e la dimensione dei pori del tessuto non tessuto può essere molto più piccola. Pertanto, a causa della dimensione dei pori più fini, il soffiaggio a fusione è il tipico processo utilizzato per fabbricare il pezzo filtrante centrale della maschera chirurgica a 3 strati.

Il processo melt-blown comprende anche diverse fasi integrate, vale a dire estrusione, pompa a ingranaggi, assemblaggio stampo, collettore e avvolgitore [60]. La principale differenza tra spunbond e melt-blown è nel processo di stampo che è l’elemento più importante responsabile delle microfibre di diametro inferiore.

Ci sono tre componenti nel gruppo dello stampo: la piastra di distribuzione dell’alimentazione, il nasello dello stampo e il collettore dell’aria che sono tutti mantenuti riscaldati a una temperatura compresa tra 215 ° C e 340 ° C.

  1. La piastra di distribuzione dell’alimentazione assicura che il polimero fuso scorra uniformemente attraverso la piastra. La forma della distribuzione dell’alimentazione gioca un ruolo importante nella distribuzione del polimero. Il più comune, di tipo appendiabiti, ha un collettore all’ingresso del polimero per garantire una distribuzione uniforme e uniforme del flusso del polimero
  2. Il nasello è il componente chiave che garantisce il diametro e la qualità del filamento. La punta dello stampo è un pezzo di metallo molto largo e sottile con un orifizio che misura circa 0,4 mm. Di conseguenza, la punta dello stampo è molto fragile e deve essere sostituita frequentemente una volta che il metallo tra gli orifizi è rotto
  3. Il collettore d’aria, mostrato nella Figura 5, fornisce aria calda ad alta velocità che attira i filamenti di polimero in microfibre molto più sottili. I collettori sono insolitamente situati a lato del portaobiettivi dello stampo e l’aria calda entra in contatto con il polimero quando esce dalla punta dello stampo. L’aria è calda rispetto al polimero per garantire che il polimero rimanga liquefatto durante il processo
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Figura 5
Illustrazione schematica del collettore d’aria nel processo di fusione soffiata. Ripubblicato con il permesso di Ref. [61]. Copyright 2014, Woodhead Publishing Limited.

Entrambe le tecnologie spunbond e melt-blown sono in grado di lavorare una grande varietà di termoplastici come polipropilene, poliestere, polietilene, poliammide e poliuretano [57, 58, 60]. Di tutti i materiali, il polipropilene è il più comune in quanto è relativamente economico e ha una bassa viscosità del fuso per una facile lavorazione. Per coincidenza, il polipropilene è il materiale più comune utilizzato per una maschera chirurgica a 3 strati, mentre altri materiali come polistirene, policarbonato, polietilene e poliestere possono essere utilizzati anche nelle maschere [62].

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Maschere realizzate con materiali per la casa

L’aumento della domanda mondiale di maschere facciali commerciali durante la pandemia COVID-19 ha portato a una carenza globale di forniture sia di prodotti fisici che di materie prime [80]. In questa circostanza, fare una maschera a casa può essere un’azione di salvaguardia della vita [81].

Le maschere fatte in casa possono variare da quelle commerciali in termini di integrità strutturale ed efficacia, ma sono economiche e accessibili. Indossare una semplice maschera di stoffa è molto meglio che non indossare alcuna maschera per salvaguardare chi lo indossa e la salute degli altri [81, 82].

Utilizzando materiali domestici comunemente disponibili, è facile fabbricare maschere semplici che possono bloccare le goccioline respiratorie da chi le indossa. Molti materiali domestici sono stati utilizzati per fabbricare maschere e testati di conseguenza. Questi includono tipicamente tessuti di cotone, abbigliamento, seta, carta velina, asciugamani da cucina, federe e strofinacci.

Nella pandemia influenzale H1N1, i ricercatori hanno testato l’efficienza delle maschere fatte in casa rispetto a quella delle maschere commerciali. van der Sande et al. ha progettato una serie di esperimenti, tra cui protezione interna a breve termine (10-15 minuti), protezione interna a lungo termine (3 ore) e prevenzione della trasmissione verso l’esterno, per confrontare l’efficacia di tre tipi di maschere in diverse attività di movimento [14] .

Una maschera filtrante contro particelle (FFP-) 2 equivalente a N95 (1872V®, 3M), una maschera chirurgica (1818 Tir-On®, 3M) e una maschera fatta in casa fatta di panni da tè TD Cerise Multi® (Blokker) sono stati scelti. Nel test di protezione a breve termine, tutte le maschere hanno fornito una certa protezione sia agli adulti che ai bambini contro le particelle sospese nell’aria. FFP-2 ha fornito la migliore protezione agli adulti (25 volte di più di una maschera chirurgica e 50 volte di più di una maschera fatta in casa con strofinacci), mentre la maschera fatta in casa ha fornito la protezione minima.

La protezione per i bambini era meno efficiente con tutte le maschere, sebbene i gradi di efficienza fossero gli stessi degli adulti. L’attività (annuire, tremare, leggere e camminare) non ha avuto un impatto evidente sull’efficienza. Nel test di protezione a lungo termine, la protezione conferita è rimasta più alta con la maschera FFP-2 e più bassa con la maschera fatta in casa.

È interessante notare che i fattori di protezione mediani misurati aumentavano con il tempo di utilizzo della maschera fatta in casa, mentre diminuivano con l’FFP-2. Nel test di protezione verso l’esterno, il tipo di maschera ha determinato in modo significativo i fattori di protezione. La maschera fatta in casa forniva solo una protezione marginale verso l’esterno, mentre l’FFP-2 e la maschera chirurgica, che si comportavano in modo simile, fornivano una migliore protezione verso l’esterno.

Nonostante l’efficacia relativamente bassa, è stato suggerito che indossare una maschera fatta in casa potrebbe ridurre sufficientemente l’esposizione virale [12]. La protezione respiratoria marginale è stata osservata anche con maschere realizzate con altri materiali comuni tra cui felpe, T-shirt, asciugamani e sciarpe, quando testate contro aerosol polidispersi e monodispersi (20-1000 nm) [83]. Rispetto al respiratore di controllo N95, questi materiali in tessuto consentivano una maggiore penetrazione degli aerosol, indicando una protezione più scarsa per i portatori.

Oltre al materiale, altri fattori, tra cui il design, la velocità, l’idoneità al viso di chi lo indossa (problema di tenuta) e le proprietà delle particelle a cui sarà esposto, influenzano anche le prestazioni complessive di una maschera fatta in casa. Uno studio più completo è stato condotto da Davies et al., Per testare l’efficacia delle maschere fatte in casa contro aerosol batterici e virali (Bacillus atrophaeus (B. atrophaeus) con una dimensione di 0,95-1,25 μm e batteriofago MS2 con una dimensione di 0,023 μm ) [12].

Le maschere erano realizzate con diversi materiali domestici comuni, tra cui T-shirt in cotone 100%, sciarpa, canovaccio, federa, federa antimicrobica, sacchetto per aspirapolvere, misto cotone, lino e seta. Come mostrato nella Tabella 2, tutti i materiali sono in grado di bloccare i microrganismi a diversi gradi e hanno tutti funzionato meglio nel caso di B. atrophaeus a causa delle sue grandi dimensioni. Sebbene la maschera chirurgica come campione di controllo possieda la massima efficacia, anche il sacchetto dell’aspirapolvere, lo strofinaccio e la miscela di cotone hanno mostrato un’efficienza di filtrazione superiore al 70%.

Quelle con la minore efficienza erano la sciarpa, la federa e la seta, la maggior parte delle quali tuttavia aveva ancora un’efficacia> 50%. Un altro fattore importante che deve essere considerato quando si utilizza una maschera facciale è la facilità di respirazione, che è indicata dalla caduta di pressione. Maggiore è la caduta di pressione, maggiore è la difficoltà di respirazione per chi lo indossa.

È ovvio che, nonostante l’elevata efficienza di filtrazione di un sacchetto per aspirapolvere e di uno strofinaccio, i loro valori di caduta di pressione elevata li rendono inadatti alle maschere. Combinando i due fattori di cui sopra, è stato suggerito che i materiali domestici più adatti per una maschera fatta in casa sono la federa e la maglietta di cotone al 100%, e ulteriori studi hanno dimostrato che il raddoppio dello strato non ha aiutato a migliorare significativamente l’efficacia [12].

Tuttavia, il raddoppio ha aumentato la caduta di pressione, indicando una maggiore difficoltà di respirazione. Questo lavoro fornisce ancora una volta la comprensione che le maschere fatte in casa sono in grado di bloccare batteri e virus in una certa misura, ma le loro prestazioni complessive (efficienza di filtrazione, caduta di pressione e forma fisica) non sono paragonabili a N95 e alle maschere chirurgiche.

In effetti, indossare una maschera può ridurre la probabilità di infezione ma non può eliminare la malattia. Deve essere attuato a livello di comunità [18] e insieme a molteplici misure preventive non farmaceutiche, come l’igiene delle mani, l’allontanamento sociale, la quarantena e l’immunizzazione, per ridurre al minimo la trasmissione e fermare l’epidemia [84]. In questo senso, le maschere fatte in casa possono essere l’ultima risorsa quando si affronta una carenza di approvvigionamento e potrebbero proteggere il pubblico in generale.

Tavola 2 – L’efficienza di filtrazione e la caduta di pressione tra i materiali con due diversi microrganismi. Riprodotto con il permesso del Rif. [12]. Copyright 2013, Cambridge University Press.

MaterialeB. atrophaeusBatteriofago MS2Caduta di pressione sul tessuto
Efficienza di filtrazione% mediaSDEfficienza di filtrazione% mediaSDSignificareSD
Maglietta 100% cotone69.42 (70.66)10.53 (6.83)50.8516.814.29 (5.13)0.07 (0.57)
Sciarpa62.304.4448.8719.774.360.19
Strofinaccio83.24 (96.71)7.81 (8.73)72.4622.607.23 (12.10)0.96 (0.17)
Federa61.28 (62.38)4.91 (8.73)57.1310.553.88 (5.50)0.03 (0.26)
Federa antimicrobica65.627.6468.907.446.110.35
Mascherina chirurgica96.350.6889.522.655.230.15
Sacchetto per aspirapolvere94.350.7485.951.5510.180.32
Misto cotone74.6011.1770.240.086.180.48
Biancheria60.0011.1861.672.414.500.19
Seta58.002.7554.3229.494.570.31

Storicamente, le maschere di stoffa sono state utilizzate per proteggere gli operatori sanitari (operatori sanitari) dalle infezioni respiratorie [85-87], ma è solo negli ultimi anni che i ricercatori hanno iniziato a studiarne sistematicamente l’efficacia. Chughtai et al. ha esaminato l’uso di maschere di stoffa [88] e condotto una serie di studi tra cui studi clinici randomizzati (RCT) per valutare quanto siano efficaci le maschere di stoffa nel proteggere gli operatori sanitari [47, 89].

Trovando che il tasso di infezione respiratoria era più alto nel gruppo delle maschere in tessuto e che la penetrazione delle particelle delle maschere in tessuto era del 97% (contro il 44% delle maschere mediche), gli autori hanno concluso che le maschere in tessuto non dovrebbero essere raccomandate per gli operatori sanitari, specialmente in situazioni infettive.

Shakya et al. ha esaminato l’efficienza di una maschera in tessuto contro le particelle di lattice di polistirene (PSL) monodisperse (da 30 nm a 2,5 μm) e lo scarico diesel intero diluito [90]. È stato riscontrato che con una valvola di scarico, la maschera in tessuto aveva un’efficienza di filtrazione dell’80-90% contro le particelle di PSL. Senza una valvola, l’efficienza contro le stesse particelle PSL scende al 36-65%, sebbene la maschera in tessuto abbia prestazioni migliori contro le particelle più grandi.

L’efficienza di filtrazione della maschera in tessuto variava dal 15 al 75% contro le particelle di diesel intere. I risultati delle prestazioni complessive hanno suggerito che le maschere in tessuto fornissero una protezione marginale a chi le indossava da particelle inferiori a 2,5 μm. Promuovendo lo studio sull’efficienza di filtrazione, Neupane et al. ha studiato l’effetto del lavaggio e dell’asciugatura delle maschere in tessuto sulle prestazioni di filtrazione e ha correlato le prestazioni alla dimensione e alla forma dei pori nelle maschere [91].

È stato riscontrato che l’efficienza di filtrazione del PM10 è diminuita del 20% dopo il 4 ° ciclo di lavaggio e asciugatura, il che è stato attribuito all’aumento della dimensione dei pori e alla mancanza di microfibre all’interno della regione dei pori. L’uso a lungo termine delle maschere in tessuto comporta un allungamento continuo della maschera, ingrandendo la dimensione dei pori, compromettendo così le prestazioni della maschera.

Realizzare una maschera di stoffa può essere semplice come combinare due strati di stoffa con elastici per le orecchie estensibili (Figura 8 (a)) [91]. Sugrue et al. ha introdotto un metodo graduale per realizzare una maschera di stoffa utilizzando materiali domestici tra cui cotone, filo metallico da giardino ed elastici (Figura 8 (b)) [92].

La maschera in tessuto fabbricato ha dimostrato il suo buon comfort e idoneità al viso umano. Mentre si possono anche trovare istruzioni su come cucire una maschera facciale in tessuto a casa [93, 94], Konda et al. ha recentemente sviluppato un nuovo modello per fabbricare maschere in tessuto fatte in casa che possono raggiungere un’elevata efficienza di filtrazione contro particelle di aerosol di dimensioni comprese tra 10 nm e 10 μm [95].

Combinando diversi tessuti comunemente disponibili, ad esempio, cotone-seta, cotone-chiffon, cotone-flanella e l’efficienza di filtrazione per particelle <300 nm e> 300 nm possono raggiungere rispettivamente> 80% e> 90%. L’elevata efficienza deriva dall’effetto sinergico della filtrazione meccanica dal cotone e dalla filtrazione elettrostatica dall’altro strato come la seta (Figura 9).

È stato anche evidenziato in questo lavoro che per lo stesso materiale come il cotone, ci sono altri fattori che influenzano in modo critico e significativo le prestazioni complessive quando viene utilizzato come maschera. Questi includono il numero dello strato, la densità dello strato (fili per pollice, TPI) e la forma fisica del viso (aperture e spazi tra il bordo della maschera e i contorni del viso). Pertanto, lo sviluppo futuro della maschera dovrebbe considerare i fattori di cui sopra tenendo in considerazione la traspirabilità, la lavabilità e la riutilizzabilità.

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Figura 8
(a) Foto che mostrano esempi di semplici maschere di stoffa. Riprodotto con il permesso del Rif. [91]. Copyright 2019, Neupane et al., PeerJ. (b) Schema che mostra il modello di una maschera fatta in casa. Riprodotto con il permesso del Rif. [92]. Copyright 2020, Springer Nature.
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Figura 9
Un nuovo design di maschere di stoffa fatte in casa con materiali in tessuto comuni. Riprodotto con il permesso del Rif. [95]. Copyright 2020, l’American Chemical Society.

link di riferimento: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7429109/


Ulteriori informazioni:  Shubham Sharma et al, sull’atomizzazione secondaria e il blocco di goccioline per la tosse surrogate in maschere facciali a uno o più strati,  Science Advances  (2021). DOI: 10.1126 / sciadv.abf0452

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