COVID-19: la scelta dei materiali della maschera è importante – può ridurre la trasmissione di particelle del 96%

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Indossare una maschera per il viso può proteggere te stesso e gli altri dal COVID-19, ma il tipo di materiale e il numero di strati di tessuto utilizzati possono influire in modo significativo sul rischio di esposizione, secondo uno studio del Georgia Institute of Technology.

Lo studio ha misurato l’efficienza di filtrazione delle particelle submicroniche che passano attraverso una varietà di materiali diversi. Per fare un confronto, un capello umano ha un diametro di circa 50 micron mentre 1 millimetro ha una dimensione di 1.000 micron.

“Una particella submicronica può rimanere nell’aria per ore e giorni, a seconda della ventilazione, quindi se hai una stanza che non è ventilata o scarsamente ventilata, queste piccole particelle possono rimanere lì per un periodo di tempo molto lungo”, ha detto Nga Lee (Sally) Ng, professore associato e Tanner Faculty Fellow presso la School of Chemical and Biomolecular Engineering e la School of Earth and Atmospheric Sciences.

Lo studio è stato condotto durante la primavera del 2020, quando la pandemia ha innescato la chiusura globale della maggior parte delle istituzioni. Le comunità hanno dovuto affrontare enormi carenze di dispositivi di protezione individuale, spingendo molte persone a creare le proprie maschere fatte in casa. Georgia Tech ha avviato rapidamente lo studio poiché disponeva già di “un ottimo sistema per testare l’efficienza della filtrazione utilizzando gli strumenti esistenti in laboratorio”, ha ricordato Ng.

I risultati dello studio sono stati utilizzati per modellare le raccomandazioni sulle maschere facciali fatte in casa qui lo scorso aprile, con i risultati completi dello studio pubblicati il ​​22 marzo sulla rivista Aerosol Science and Technology.

In tutto, i ricercatori hanno testato 33 diversi materiali commercialmente accessibili non limitati ai tessuti di stoffa, inclusi tessuti a strato singolo come cotone e poliestere tessuto, tessuti misti, materiali non tessuti, materiali a base di cellulosa, materiali comunemente trovati e utilizzati negli ospedali e vari materiali filtranti.

“Abbiamo appreso che c’era molta variabilità nelle prestazioni di filtrazione anche nello stesso tipo di materiale”, ha detto Ng.

“Abbiamo trovato materiali disponibili in commercio che forniscono livelli accettabili di rigetto di particelle submicroniche pur mantenendo una resistenza al flusso d’aria simile a una maschera chirurgica”, ha detto Ryan Lively, professore associato e John H. Woody Faculty Fellow presso la School of Chemical and Biomolecular Engineering.

“Questi materiali combinano la densità delle fibre del tessuto, una struttura labirintica e la chimica della superficie delle fibre per respingere efficacemente le particelle submicroniche”.

I materiali più performanti per le maschere fatte in casa erano i tendaggi oscuranti e l’involucro di sterilizzazione ampiamente utilizzati per l’imballaggio degli strumenti chirurgici. Entrambi i materiali sono disponibili in commercio.

I ricercatori hanno affermato che le persone dovrebbero evitare di utilizzare filtri come HEPA / MERV o sacchetti sottovuoto a meno che non siano certificati come privi di fibra di vetro poiché spesso tali filtri da soli possono rilasciare fibre di vetro che possono essere inalate. Altri materiali da evitare per le maschere includono materiale a maglia larga, tessuto in ovatta, feltro, pile o borse della spesa lucide e riutilizzabili.

I campioni multistrato si sono comportati molto meglio dei campioni monostrato, ma le persone dovrebbero prestare attenzione alla traspirabilità. I campioni a due e tre strati testati mostrano un’efficienza di filtrazione complessiva di circa il 50% per le particelle submicroniche. Anche l’adattamento della maschera è importante poiché le particelle possono facilmente fuoriuscire attraverso le fessure sul naso o attraverso i lati della maschera.

L’analisi ha mostrato che le maschere multistrato e adattate correttamente respingono l’84% delle particelle espulse da una persona quando una persona le indossa. Due persone che indossano questo tipo di maschere riducono la trasmissione di particelle del 96%.

Un punto finale della ricerca è stata l’importanza di indossare una maschera universale.

“Il modo migliore per proteggere noi stessi e gli altri è ridurre le particelle espirate alla fonte, e la fonte è il nostro viso”, ha detto Ng, aggiungendo: “Questo viene davvero amplificato quando tutti iniziano a indossare maschere”.

Ha espresso ottimismo sul fatto che i risultati motiveranno le persone ad abbracciare più ampiamente la maschera se sono malate e hanno bisogno di essere in pubblico.

“Non tutti capiscono l’importanza della trasmissione del virus per via aerea e l’importanza di indossare una maschera”, ha detto. “Spero che la pratica continui a ridurre il rilascio di queste particelle virali nell’ambiente e a proteggere gli altri”.


Maschere per il viso che proteggono dalle infezioni

Le maschere respiratorie (RM) sono dispositivi di protezione che coprono una parte del viso. Sono progettati per proteggere sia la persona che li indossa sia l’ambiente circostante da inquinanti respirabili (veleni respiratori o organismi patogeni batterici / virali). Diverse maschere possono essere classificate come I)  maschere intere  (normate secondo EN 136) e II)   semimaschere e quarti (EN 140) (Figg.1,, 2,2,, 33 e and4).

Mentre una  maschera completa  copre tutto il viso, un  mezzo – maschera  adatta da sotto il mento sopra il naso, una  maschera quarto  adatta dalla parte superiore del naso all’inizio del mento. La resistenza respiratoria varia proporzionalmente alla densità del materiale della maschera.

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Fig. 1  Maschera
FFP ( facciale filtrante) senza valvola
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Fig. 2
Maschera FFP (maschera filtrante) con valvola
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Fig. 3
Maschera facciale fatta in casa per l’uso quotidiano
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Fig.4
Maschera chirurgica (MNP)

Le maschere FFP  ( mascherina filtrante)  sono classificate come  semimaschere . Il loro utilizzo è necessario per impedire l’ingresso di agenti patogeni attraverso le vie aeree e hanno il ruolo di proteggere sia chi li indossa che le persone circostanti. Sono diverse dalle MNC mediche (spesso denominate “maschere chirurgiche”) e dalle maschere “autocostruite” per l’uso quotidiano. Le MNC e le maschere autocostruite non sono “a prova di perdite” e non forniscono una protezione respiratoria completa poiché l’aria può fuoriuscire attraverso di esse. Le maschere FFP sono fornite senza (Fig.) 1) o con (Fig. 2) una valvola.

Le maschere FFP (filtro facciale) con valvole forniscono un flusso d’aria dall’interno all’esterno della maschera. Le maschere FFP 1 sono maschere antipolvere e vengono utilizzate principalmente per questo scopo. Non prevengono le infezioni da COVID-19. Le maschere FFP1 sono adatte per ambienti di lavoro in cui si trovano solo polveri non tossiche. Le maschere FFP2 sono adatte per ambienti di lavoro dove sono presenti agenti patogeni e mutageni nella composizione dell’aria.

Nel contesto di SARS-CoV-2 sono disponibili i seguenti tipi di maschere (WHO, 2020):

  1. Maschere per uso quotidiano (maschere temporanee in tessuto, ecc .; Fig. 3): Queste maschere non garantiscono alcuna protezione per l’utente dall’infezione. Tuttavia, è lecito ritenere che vi sia una piccola riduzione del rischio di trasmissione di goccioline, specialmente durante l’espirazione, con conseguente riduzione della potenziale diffusione virale. Queste maschere non devono essere utilizzate nel sistema sanitario, ma sono comunemente consigliate alla popolazione generale per camminare, fare shopping o utilizzare i mezzi pubblici.
  2. MNP (= protezione medica bocca-naso; Fig. 4): spesso indicata come “mascherina chirurgica”. La produzione industriale di MNP rispetta regole rigorose per fornire protezioni contro le infezioni. La capacità di filtraggio è simile a quella delle maschere di uso quotidiano e hanno lo scopo di proteggere i pazienti. Sono approvati per l’uso da parte del personale medico, garantendo solo la protezione del paziente, specificamente mirati contro gli aerosol.
  3. Maschera FFP2 (= elemento filtrante per il viso) / maschera N95: le maschere FFP2 soddisfano una serie di norme protettive più severe. Proteggono la persona che li indossa, poiché oltre il 95% delle particelle e delle goccioline viene trattenuto durante l’inalazione. Le maschere FFP2 proteggono efficacemente anche l’ambiente fintanto che non è presente una valvola di espirazione. Al contrario, le maschere con una valvola di espirazione lasciano uscire l’aria espirata non filtrata, contaminando l’ambiente circostante.
  4. Maschera FFP3: le maschere FFP3 proteggono l’utente in modo ancora più efficace di FFP2, poiché> 99% delle goccioline e delle particelle vengono filtrate durante l’inalazione. Le maschere FFP3 proteggono anche l’ambiente in assenza di una valvola di espirazione.

La Fig.5 mostra una maschera a pieno facciale in un laboratorio di biosicurezza di livello 3.

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Fig.5
Maschera a pieno facciale in un laboratorio di biosicurezza di livello 3 (fonte: Wikipedia  https://en.wikipedia.org/wiki/Face_masks_during_the_COVID-19_pandemic )

L’OMS afferma che l’effetto protettivo dichiarato di queste maschere raccomandate durante la pandemia di SARS-CoV-2 può essere gravemente ridotto dal loro uso inappropriato, come indossare o togliersi in modo improprio, manutenzione insufficiente, uso prolungato o ripetuto di maschere usa e getta, nessun lavaggio a secco di maschere in tessuto o utilizzando maschere in materiale non protettivo [2].

Durante una crisi epidemica / pandemica è utile ogni possibile strategia di riduzione del rischio. È probabile che il rischio di infezione e la sua gravità dipenda dalla carica virale che entra nel corpo. Questa era la logica per cui il Robert Koch Institute (RKI) raccomandava l’uso di maschere a partire da marzo 2020.

In particolare, hanno esaminato la disponibilità delle risorse e adattato la fornitura al rischio di infezione. Gli operatori sanitari erano considerati lavoratori essenziali ad alto rischio di infezione, pertanto era prioritario l’uso di maschere FFP2 / 3, mentre le MNC o le maschere per l’uso quotidiano dovevano essere messe a disposizione della popolazione generale.

Decreto in vigore sull’uso di una copertura
per bocca e naso A causa del federalismo tedesco, il ministro federale della sanità può solo formulare raccomandazioni sulla salute, che vengono poi rafforzate dalla legge sulla protezione dalle infezioni dei diversi Stati federali. Nell’attuale situazione di crisi pandemica, vengono prese quasi tutte le misure per prevenire un aumento esponenziale di nuove infezioni da SARS-CoV-2.

A partire dal 1 ° giugno 2020, i Paesi Bassi considerano non necessario l’uso pubblico di maschere protettive. Ciò si basa sul presupposto che SARS-CoV-2 viene trasmesso solo come infezione da goccioline attraverso il percorso del rinofaringe, che si verifica principalmente durante la tosse o gli starnuti. Queste goccioline non rimangono nell’aria, ma piuttosto cadono a terra entro un raggio di 1,5 m se più grandi di 5 µm [3].

È stato ipotizzato che per SARS-CoV-2, a differenza di altre infezioni provocate dalle vie respiratorie, le goccioline negli aerosol siano di scarsa rilevanza per un’epidemia di COVID-19. Pertanto, si presume che garantire una distanza sociale di 1,5 m sia una misura preventiva essenziale e sufficiente. Tuttavia, dati recenti pubblicati nel 2020 utilizzando telecamere ad alta velocità mostrano che piccole goccioline di saliva e muco possono volare fino a 8 m [4], richiedendo una riconsiderazione critica del presupposto di cui sopra.

Abbiamo condotto un sondaggio Medline per giustificare scientificamente questo approccio con le parole chiave SARS-CoV-2, maschere facciali, COVID-19, pandemia.

Leung e colleghi [5] hanno esaminato più di 3000 individui e identificato 123 pazienti affetti da un’infezione respiratoria virale. La carica virale nell’aerosol e nelle goccioline espirate era diversa a seconda dell’eziologia dell’infezione, ma veniva ridotta esponenzialmente indossando maschere chirurgiche (cat. N. 62356, Kimberly-Clark).

Altre particelle virali sono state rilasciate attraverso la tosse. In generale, gli autori hanno riportato una carica virale notevolmente maggiore nei tamponi nasali rispetto ai tamponi faringei. Questi dati si applicano a influenza, corona e virus del rinoceronte. Non sono ancora disponibili dati per SARS-CoV-2.

In generale, le goccioline, e quindi SARS-CoV-2, possono essere trasferite tramite contatto diretto o modalità di trasfezione dello striscio quando le mani sono contaminate dal contatto con il naso o il viso e poi entrano in contatto diretto con gli altri, ad es. Per questo motivo, non solo il “galateo della tosse”, ma anche il lavaggio regolare e accurato delle mani sono una regola igienica significativa e obbligatoria (6).

Come risultato di dati scientifici combinati con la routine quotidiana, il RIVM (Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu, l’equivalente olandese dell’RKI) ha ordinato di indossare maschere durante l’utilizzo dei mezzi pubblici, a causa dell’incapacità di mantenere una distanza di protezione sufficiente, specialmente durante la guida nelle ore di punta. Questa regola non si applica ancora ad altri spazi pubblici.

Riassumendo gli argomenti a favore di indossare una maschera

  • Indossare una maschera in aree in cui non è possibile una distanza sufficiente, come i trasporti pubblici, molto probabilmente riduce la diffusione di goccioline caricate da virus e quindi il rischio di trasferire SARS-CoV-2.
  • È indiscutibile che i pazienti infetti possano trasferire SARS-CoV-2 ad altre persone, iniziando pochi giorni prima della manifestazione dei sintomi clinici o durante il periodo di incubazione. Tuttavia, non ci sono dati affidabili sulla quantità di particelle virali che possono essere diffuse da una persona asintomatica, mantenendo una distanza di sicurezza minima.

Argomenti principali contro l’uso di una maschera

  • Se la disponibilità di maschere protettive è limitata, dovrebbero essere riservate agli operatori sanitari degli ospedali e delle strutture di assistenza. Questo vale per le maschere chirurgiche e per le maschere FFP2 e FFP3.
  • Le maschere danno un falso senso di sicurezza. Il ruolo principale di MNC è la protezione delle persone che si trovano nelle vicinanze. MNC non protegge chi lo indossa.
  • È essenziale indossare correttamente la maschera. Deve aderire perfettamente alla pelle, altrimenti si perde il suo effetto. Anche la levata della maschera deve essere eseguita correttamente. L’esterno della maschera non deve essere toccato. Quando la fornitura non è un problema, le maschere chirurgiche devono essere utilizzate una sola volta.
  • La mancanza di comunicazione non verbale quando si indossa una maschera può far sentire le persone insicure, scoraggiate o anche psicologicamente turbate. Ciò può essere particolarmente vero per le persone che soffrono di malattie mentali o problemi di udito.
  • La respirazione smorza la maschera. In caso di umidità eccessiva, le maschere diventano ermetiche. Pertanto, l’aria viene inspirata ed espirata non filtrata lungo i bordi, perdendo l’effetto protettivo sia per chi lo indossa che per l’ambiente.
  • Se le maschere non vengono cambiate regolarmente (o lavate adeguatamente se fatte di stoffa), gli agenti patogeni possono accumularsi nella maschera. Se utilizzato in modo improprio, il rischio di diffusione dell’agente patogeno, incluso SARS-CoV-2, potrebbe essere notevolmente aumentato.

Conclusione degli studi

Attualmente, la maggior parte della letteratura disponibile su questo argomento proviene da indagini sperimentali. Come previsto, tutti gli studi hanno dimostrato un aumento degli effetti protettivi nel seguente ordine: maschere per uso quotidiano – MNP – N95 / FFP – PPE. Le maschere per l’uso quotidiano possono avere un piccolo effetto protettivo per chi le indossa.

MNP offre un maggiore effetto protettivo poiché è stato originariamente progettato per ridurre l’eliminazione delle gocce, proteggendo quindi l’ambiente circostante dell’utente. Sfortunatamente, per motivi etici, mancano studi controllati randomizzati sul ruolo protettivo delle maschere nella prevenzione delle infezioni da SARS-CoV-2 rispetto a un gruppo di controllo senza maschere. 

Poiché i Paesi Bassi non hanno una legge per indossare maschere di protezione in pubblico ad eccezione dei trasporti pubblici da maggio 2020, potrebbe servire da controllo in studi futuri che confrontano i tassi di infezione di diversi paesi con approcci diversi per affrontare la pandemia.

Nel 2016, Smith et al. [10] ha concluso che i possibili vantaggi di indossare una maschera erano difficili da applicare alla situazione sociale “quotidiana”. Konda et al. (12) ha evidenziato l’incapacità di discriminare tra gli effetti protettivi della maschera sull’ambiente, quando indossata da una persona infetta, rispetto all’effetto protettivo generale all’interno di una data popolazione.

Ciò non avrebbe un significativo beneficio per la salute se solo una piccola percentuale di individui fosse infettata. Solo uno studio condotto su persone infette con e senza maschera consentirebbe una chiara conclusione sul ruolo delle maschere sulla diffusione dell’infezione. Infine, una lezione appresa dalla pandemia COVID mostra significative lacune educative e mancanza di formazione di base che devono essere affrontate. Lo Stato dovrebbe garantire la fornitura di maschere a tutti ed educare al corretto utilizzo.

A questo scopo potrebbero essere utilizzati mezzi di comunicazione di massa. Una trasmissione commerciale prima delle notizie quotidiane sulla corretta vestizione e svestizione della protezione della bocca e del naso e della sua disinfezione potrebbe raggiungere un vasto pubblico. Oltre al diritto pubblico, anche i media privati ​​e digitali, nonché gli operatori sanitari come medici, farmacisti e personale infermieristico potrebbero svolgere un ruolo importante nell’istruzione.

Conseguenze dell’uso di maschere protettive su chi lo indossa: considerazioni fisiopatologiche

Indossare una maschera ha i suoi vantaggi e indiscutibili effetti protettivi contro le infezioni. Tuttavia, ci sono anche potenziali rischi ed effetti collaterali che richiedono attenzione. Questo vale in particolare per l’uso nella popolazione generale.

Da un punto di vista medico, esiste una possibilità teorica di un’ostruzione del flusso d’aria quando si indossa una maschera. Una sensazione soggettiva di respiro affaticato si verifica raramente quando si indossano maschere chirurgiche. Quando si indossano maschere molto dense senza valvole (N95 / FFP2-3), la respirazione avviene contro una resistenza al flusso d’aria. Teoricamente, può verificarsi un aumento del lavoro di respirazione, specialmente durante lo sforzo fisico.

A seconda del design, le maschere possono aumentare lo spazio morto del polmone. In casi estremi, può verificarsi ritenzione di anidride carbonica (ipercapnia) con effetti collaterali. Sono disponibili solo poche indagini che affrontano questo problema medico. La letteratura disponibile ha esaminato in dettaglio diversi tipi di maschere N95 nell’ambiente industriale [14-16] e ha riscontrato effetti rilevanti su chi li indossa.

In questo contesto, Kim et al. [17] hanno studiato il ruolo delle maschere N95 sulla funzione polmonare e sulla frequenza cardiaca durante l’esercizio / carico di lavoro fisico da basso a moderato. Solo i soggetti sani sembrano tollerare di indossare una maschera del genere. Studi condotti su dipendenti in fase avanzata di gravidanza hanno evidenziato una buona tolleranza per le maschere.

I risultati di questo studio, anche se specifici per questa popolazione, sono preziosi per l’uso quotidiano dell’MNP come mezzo di protezione generale [18]. Infine, il ruolo delle maschere N95 / FFP-2 è stato testato in 97 pazienti con BPCO avanzato durante un test del cammino di 6 minuti. Sette pazienti non hanno tollerato il test e si sono fermati prematuramente.

La frequenza respiratoria, la saturazione di ossigeno e i livelli di CO2 sono cambiati in modo significativo mentre si indossavano maschere N95 / FFP2. Questi risultati hanno dimostrato i potenziali rischi di indossare questo tipo di maschera in presenza di BPCO avanzata [19]. 

Il loro uso dovrebbe essere raccomandato con cautela in questa popolazione di pazienti, una raccomandazione discutibilmente rilevante, poiché l’uso di queste maschere è limitato agli operatori sanitari a diretto contatto con i pazienti COVID. Infine, le persone con problemi di udito si affidano alla lettura delle labbra per capire gli altri. Questo non è possibile quando si indossa una maschera.

Conclusione
Nell’attuale pandemia sono necessarie misure per prevenire le infezioni. Le maschere per il viso sono state considerate un primo passo per prevenire e contenere la diffusione della malattia. A tale scopo sono disponibili sul mercato diversi tipi di maschere.

Le maschere semplici che coprono bocca e naso vengono utilizzate principalmente per prevenire la trasmissione trattenendo le goccioline. Ciò è utile quando la distanza minima consigliata di 1,5 m non è fattibile. Le maschere forniscono solo un’autoprotezione limitata per chi le indossa e questo è solo quando vengono utilizzate correttamente.

Le maschere FFP2 / 3 di alta qualità sono una protezione più affidabile dalle infezioni. Dovrebbero essere sempre disponibili per il personale medico e le persone a rischio. Quando utilizzati dalla popolazione generale, i gruppi specifici a rischio di complicazioni legate all’uso della maschera dovrebbero essere istruiti su cosa aspettarsi. Ad esempio, i pazienti con BPCO grave possono sperimentare un deterioramento dei loro parametri respiratori. Pertanto, i pazienti devono essere istruiti individualmente dal proprio medico di base sul rischio di indossare MNC.

Infine, è imperativo che l’utente sia istruito sui diversi tipi di maschere disponibili, su come e quando indossarle e, soprattutto, su come gestirle correttamente, analogamente alle istruzioni di sicurezza impartite prima del decollo in aereo.

I nostri risultati sono coerenti con quelli recentemente riportati da Chu et al. in Lancet [20]. Queste pubblicazioni aiuteranno a guidare le decisioni dei politici e degli operatori sanitari su quando e dove utilizzare gli strumenti disponibili per combattere una pandemia virale.

link di riferimento: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7422455/


Maggiori informazioni:  Taekyu Joo et al, Evaluation of Particle Filtration Efficiency of Commercial Available Materials for Homemade Face Mask Usage,  Aerosol Science and Technology  (2021). DOI: 10.1080 / 02786826.2021.1905149

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