Varför det bästa materialet för en hemlagad coronavirus ansiktsmask är svår att identifiera

Variabler i tyger, passform och användarnas beteende kan påverka hur väl en mask kan blockera virusets spridning

av Kerri Jansen

7 APRIL 2020

Med fall av COVID-19 som växer snabbt i USA och ökande bevis för att det virusansvariga, SARS-CoV-2, kan spridas av infekterade personer innan de utvecklar symtom rekommenderade de amerikanska centra för sjukdomskontroll och förebyggande den 3 april att människor använd ansiktsbeklädnad av tyg på offentliga platser. Denna vägledning är ett skifte från centrumets tidigare ståndpunkt att friska människor bara behövde ha masker när de tog hand om någon som är sjuk. Rekommendationen följer också de senaste samtalen från experter på sociala medier och andra plattformar för allmänheten att ta på sig icke-medicinska tygmasker för att minska överföringen av det nya koronaviruset.

”Medlemmar av allmänheten bör bära ansiktsmasker som inte är medicinska när de går ut offentligt i ytterligare ett samhällsarbete för att sakta ner spridningen av viruset”, tweeted Tom Inglesby, chef för Johns Hopkins Center for Health Security den 29 mars.

STÖD JOURNALISM FÖR VETENSKAPSVETENSKAP
C&EN har gjort denna berättelse och all sin täckning av coronavirusepidemin fritt tillgänglig under utbrottet för att hålla allmänheten informerad. För att stödja oss:
DONERA GÅ MED PRENUMERATION

Dessa experter hoppas att åtgärden kommer att minska sjukdomsöverföringshastigheten genom att lägga till ett ytterligare skyddslager på platser där social distansering är svår, såsom livsmedelsbutiker, samtidigt som man reserverar begränsad leverans av medicinsk skyddsutrustning för vårdpersonal.

Internet exploderar med masksyningsmönster och råd om vilka material som är bäst att använda, men många obesvarade frågor kvarstår om hur exakt SARS-CoV-2 sprider sig och vilken fördel det är att bära icke-medicinska masker kan erbjuda individer och allmänheten. På grund av den inneboende variationen i hushållsmaterial, maskdesign och maskbärande beteende, varnar experter att praxis inte ersätter social distansering.

"Det är viktigt att betona att det är viktigt att upprätthålla 6-meters social distansering för att bromsa virusets spridning", enligt CDC: s webbsida om användning av tygbeklädnader.

Att förstå vad en mask behöver göra för att skydda bäraren och de runt omkring dem börjar med att förstå hur SARS-CoV-2 sprider sig. Experter tror att människor överför viruset till andra främst genom andningsdroppar. Dessa smittsamma saliv- och slemklotar, utvisade genom att prata och hosta, är relativt stora och reser begränsade avstånd - de tenderar att sätta sig på marken och andra ytor inom 1-2 m, även om åtminstone en studie har föreslagit att nysningar och hosta kan driva dem längre (Indoor Air 2007, DOI: 10.1111 / j.1600-0668.2007.00469.x). Forskare har ännu inte nått enighet om huruvida SARS-CoV-2-virus också kan spridas genom mindre aerosoler, som har potential att sprida sig längre och dröja kvar i luften. I ett experiment fann forskare att viruset kan förbli smittsamt i aerosoler under 3 timmar under kontrollerade laboratorieförhållanden (N. Engl. J. Med. 2020, DOI: 10.1056 / NEJMc2004973). Men den här studien har begränsningar. Som Världshälsoorganisationen noterade använde forskarna specialutrustning för att generera aerosoler, som "inte speglar normala hostförhållanden hos människor."

Hemlagad och andra icke-medicinska tygmasker skulle fungera som kirurgiska masker, som är utformade för att minimera spridningen av bärarens bakterier till omgivande människor och ytor genom att blockera andningsutsläpp från bäraren. Andningsutsläpp inkluderar saliv- och slemdroppar samt aerosoler. Dessa masker, ofta gjorda av papper eller andra icke-vävda material, passar löst runt ansiktet och låter luft läcka in runt kanterna när användaren andas in. Som ett resultat anses de inte vara tillförlitligt skydd mot inandning av viruset.

Däremot är tätt passande N95-masker utformade för att skydda bäraren genom att fånga smittsamma partiklar i komplexa lager av extremt fina polypropenfibrer. Dessa fibrer laddas också elektrostatiskt för att ge extra "klibbighet" samtidigt som de behåller andningsförmågan. N95-masker, som om de används korrekt kan filtrera minst 95% av små luftburna partiklar, är avgörande för säkerheten för vårdpersonal som regelbundet stöter på smittade personer.

Förmågan att blockera andningsutsläpp - som tygmasker och kirurgiska masker kan - är viktig på grund av växande bevis för att personer som är infekterade med SARS-CoV-2 men som har milda symtom eller är asymptomatiska kan omedvetet sprida viruset.

"En av utmaningarna med viruset som orsakar COVID-19 är att människor ibland kan ha mycket milda symtom som de kanske inte ens märker, men de är faktiskt mycket smittsamma", säger Laura Zimmermann, chef för klinisk förebyggande medicin för Rush University Medical Group i Chicago. "Och så tappar de aktivt viruset och kan eventuellt smitta andra."

Zimmermann säger att medlemmar i Chicagos hälsovårdssamhälle har diskuterat potentialen att distribuera tygmasker till sjuka patienter snarare än kirurgiska masker, för att spara personlig skyddsutrustning (PPE). "Tygmasken kan verkligen hjälpa till om någon har någon form av infektion, och du försöker i princip innehålla dropparna", säger hon.

I en ny kommunikation rapporterar ett internationellt forskargrupp att kirurgiska masker avsevärt kan minska mängden virus som släpps ut i luften av personer med andningssjukdomar, inklusive infektioner av andra koronavirus (Nat. Med. 2020, DOI: 10.1038 / s41591-020 -0843-2).

Vissa experter som uppmuntrar till utbredd användning av icke-medicinska masker påpekar att vissa länder som framgångsrikt har kontrollerat sina utbrott också använde denna praxis. ”Ansiktsmasker används i stor utsträckning av allmänheten i vissa länder som lyckats hantera sina utbrott, inklusive Sydkorea och Hongkong,” enligt en rapport den 29 mars om det amerikanska koronavirus svaret från American Enterprise Institute.

Linsey Marr, en expert inom överföring av luftburna sjukdomar vid Virginia Polytechnic Institute och State University, säger att hennes tänkande har utvecklats under de senaste veckorna och att hon inte längre tycker att bara sjuka människor ska ha masker. Även om vissa ansiktsmasker kan bidra till att minska bärarens exponering för virus, säger hon, skulle det främsta målet vara att minska spridningen av SARS-CoV-2 från infekterade individer.

"Om alla bär masker, kommer mindre virus att spridas genom luften och på ytor, och risken för överföring bör vara lägre", skrev hon i ett e-postmeddelande till C&EN före CDC: s nya rekommendation.

Men människor som överväger att göra sin egen mask står inför många alternativ när det gäller design och tygval, och det kan inte vara lätt att avgöra vilka alternativ som skulle vara mest effektiva. Neal Langerman, en kemikaliesäkerhetsexpert som för närvarande rådgör företag om koronavirusskyddsåtgärder, konstaterar att permeabiliteten hos hushållsmaterial kan variera mycket och på oförutsägbara sätt, vilket gör det svårt att bestämma definitivt vilket material som är bäst för en hemlagad ansiktsmask. Hur tätt ett material är vävt kan vara en faktor, liksom vilken typ av fibrer som används. Till exempel kan naturliga fibrer svälla när de utsätts för fukt från en persons andedräkt, vilket kan förändra tygets prestanda på oförutsägbara sätt. Det finns också en inneboende avvägning mellan porrstorleken i tyget och andningsförmågan - de minst porösa materialen kommer också att vara svårare att andas igenom. Tillverkaren av Gore-Tex, ett lätt, mikroporöst material som vanligtvis används för utomhuskläder, fick en mängd frågor om huruvida materialet effektivt skulle filtrera SARS-CoV-2. Företaget släppte ett uttalande som varnade för att använda materialet för hemlagade ansiktsmasker på grund av otillräckligt luftflöde.

”Svårigheten är att olika tyger har olika specifikationer, och det verkar finnas så många alternativ på marknaden”, tweetade Yang Wang, en aerosolforskare vid Missouri University of Science and Technology. Wang är bland forskarna som samlar in preliminära data om filtrering av icke-medicinska material mot bakgrund av det aktuella utbrottet.

Forskare har tidigare tagit upp idén att använda improviserade masker för att motverka en snabbt spridande virussjukdom, och flera befintliga studier har utvärderat filtreringseffektiviteten hos olika hushållsmaterial. En studie av allmänt tillgängliga tyger, inklusive flera typer av T-shirts, tröjor, handdukar och till och med en fickficka, fann att materialen blockerades mellan 10% och 60% av aerosolpartiklar som liknar andningsutsläpp, vilket är i linje med filtreringseffektiviteten hos vissa kirurgiska masker och dammmasker (Ann. Occup. Hyg. 2010, DOI: 10.1093 / annhyg / meq044). Vilket improviserat material som filtrerade partiklar bäst varierade beroende på testpartiklarnas storlek och hastighet. Studier noterar också att en masks passform och hur den bärs kan drastiskt påverka dess effektivitet, något som är svårt att replikera under laboratorieförhållanden.

CDC rekommenderar att du använder flera lager tyg för att göra en ansiktsbeläggning. I en video demonstrerar den amerikanska kirurgeneralen Jerome Adams hur man gör en sådan mask från föremål som finns runt hemmet, till exempel en gammal T-shirt.

Trots variationen i hemlagad maskeffektivitet finns det vissa bevis för att även en partiell minskning av partikelspridning kan bidra till att minska sjukdomsöverföringsgraden över en befolkning. I en studie från 2008 fann forskare i Nederländerna att även om improviserade masker inte var lika effektiva som personliga andningsapparater, "kommer alla typer av allmän maskanvändning sannolikt att minska virusexponering och infektionsrisk på befolkningsnivå, trots ofullständig passform och ofullkomlig adherence ”(PLOS One 2008, DOI: 10.1371 / journal.pone.0002618).

Langerman säger att hans främsta oro för allmänheten som bär masker är att, som med alla personliga skyddsutrustningar, att använda en ansiktsmask kan ge bäraren en falsk känsla av säkerhet, och de kan vara mindre rigorösa med andra försiktighetsåtgärder. Experter har upprepat vikten av att bibehålla ett fysiskt avstånd på 1,83 m eller längre från andra människor, oavsett om de uppvisar symtom eller inte. Langerman varnar för att sätta för mycket förtroende för hemgjorda tygmasker för att skydda sig själv eller andra.

"Det är vad detta kommer till," säger han. ”Om en person kommer att göra sin egen andningsapparat, förstår de fullt ut riskerna i valet, så att de åtminstone vet vilka kompromisser de har valt? Jag är inte säker på att svaret på det kommer att vara ja. ”


Inläggstid: Dec-30-2020