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Chirurgie esthétique

Les chercheurs évaluent en collaboration l'efficacité des masques pour prévenir la pandémie de coronavirus

Dans les premières semaines de la pandémie de coronavirus, les masques étaient si rares qu'ils étaient presque impossibles à trouver. En conséquence, les gens ont commencé à créer des masques de substitution à partir de tout ce qui était possible – écharpes, vieux T-shirts réutilisés, même sacs à vide.

Pour les chercheurs de la Texas Tech University et du Texas Tech University Health Sciences Center (TTUHSC), cela posait des questions d'une importance vitale: ces masques étaient-ils efficaces? Étaient-ils même en sécurité?

Dans le cadre du West Texas 3D COVID-19 Relief Consortium – un groupe collaboratif utilisant des méthodes innovantes pour produire des équipements de protection individuelle (EPI), des ventilateurs et des composants de ventilation pour les hôpitaux et les systèmes de soins de santé dans l'ouest du Texas – ces chercheurs ont commencé la tâche de évaluer différents types de masques proposés par le public ainsi que de nouveaux prototypes en cours de développement par d'autres membres du consortium.

J'ai mis en place le groupe de test et de conception du masque pour évaluer l'ajustement et la protection. Tout d'abord, un masque doit être porté correctement – une configuration de masque doit être correctement ajustée au visage d'une personne ou cela ne sert à rien. Si le masque peut être fait pour sceller autour de son visage, alors le matériau dont le masque est fait est envoyé à un groupe pour le tester pour la protection. Nous avons mis en place ce groupe pour évaluer l'efficacité avec laquelle ces matériaux filtrent les particules et, s'ils ont une efficacité supérieure à 95%, comment ils peuvent être nettoyés. Nous avons également des individus caractérisant tous les matériaux testés pour mieux comprendre comment ils fonctionnent, pour vérifier les résultats du défi des particules et pour nous aider à concevoir de meilleurs masques pour l'avenir. « 

Al Sacco Jr., doyen du Edward E. Whitacre Jr. College of Engineering qui a réuni l'équipe de test

Les chercheurs viennent de diverses disciplines et, par conséquent, ils testent les masques de diverses manières spécifiques à leur expertise individuelle.

Karin Ardon-Dryer, professeure adjointe de sciences de l'atmosphère au Département des géosciences qui étudie les effets sur la santé des aérosols – de minuscules particules dans l'air – et chimiste analytique Jon Thompson, professeur agrégé de chimie et de biochimie qui étudie les propriétés chimiques et optiques des aérosols atmosphériques, étudient dans quelle mesure différents matériaux de masque peuvent filtrer ces particules.

Sharilyn Almodovar, professeure adjointe au Département d'immunologie et de microbiologie moléculaire du TTUHSC, expose les matériaux à différentes méthodes de décontamination pour voir comment ils réagissent. Dans l'intervalle, Min Kang, vice-président senior intérimaire de la recherche du TTUHSC; Justin White, directeur principal du http://www.depts.ttu.edu/coe/research/mcc/ « imaging = » « in = » « inform = » « innovant = » « integrated = » « is = »  » it = «  » it. = «  » jnev = «  » juliusz = «  » learn = «  » like = «  » many = «  » mask = «  » masks = «  » materials = «  » materials. = «  » member = «  » more = «  » most = «  » need = «  » not = «  » of = «  » on = «  » one = «  » only = «  » or = «  » external = «  » p = «  » part = «  » particule = «  » piece = «  » police = «  » protection. = «  » provide = «  » put = «  » really = «  » recommendation = «  » research = «  » responders = «  » reuse. = «  » rumeysa = «  » s = «  » sacco = «  » dit. = «  » seal = «  » plusieurs. = «  » size = «  » so = «  » step = «  » stérilisé = «  » study = «  » team = «  » tekin = «  » test = «  » testé = «  » tests = «  » les = «  » leurs = «  » eux = «  » eux. = «  » là = «  » choses = «  » ceci = «  » ceux = «  » à = «  » ensemble =  » « ttuhsc = » « understand = » « utile = » « nous = » « wear = » « wearer = » « weeks = » « well = » « what = » « if = » « which = » « who = » « why = «  » working = «  »>

« Nous utilisons un appareil qui mesure la concentration de particules à l'intérieur du masque par rapport à l'extérieur du masque », a déclaré Weeks. « Il a deux tubes, l'un à l'extérieur du masque et l'autre à l'intérieur. L'efficacité du masque est le rapport de ces deux nombres. Par exemple, un masque N95 éliminerait 95% des particules de 300 nanomètres ou plus. »

Afin de comparer directement les masques entre eux sans avoir à prendre en compte les problèmes entre différents porteurs, tous les masques sont testés sur un seul sujet: Hope-Weeks.

« Nous effectuons les tests de masque dans un cadre plus proche du monde réel pour nous assurer que l'ensemble du masque est efficace, du pont de nez aux attaches pour le maintenir », a déclaré Weeks. « Nous avons travaillé avec une infirmière, Molly Bates, qui cousait, et qui utilisait en fait dans la salle d'urgence, des masques qu'elle avait fabriqués. Les premiers que nous avions, il y avait des difficultés à le faire sceller autour du nez et des joues. de nos informations, elle a pu déplacer le placement des liens et changer le fil du pont de nez et nous avons obtenu une bien meilleure étanchéité. « 

Filtration des particules

Ardon-Dryer a maintenant une configuration élaborée qu'elle a conçue dans le seul but de tester dans quelle mesure différents matériaux de masque sont capables d'empêcher les particules dans l'air d'être inhalées.

Dans son laboratoire, Ardon-Dryer utilise ses instruments pour générer et compter des particules sphériques de 250 nanomètres. Les particules sont réparties uniformément en deux groupes. Un groupe est directement dirigé vers ce qui est effectivement un instrument de comptage. L'autre groupe doit passer à travers un échantillon du matériau du masque testé en route vers un contre-instrument identique.

En comparant le nombre de particules potentielles et le nombre de particules arrêtées par le masque, le matériau peut être évalué en fonction de son efficacité. La taille des particules est également importante car, alors que 250 nanomètres sont significativement plus grands que la taille des particules de coronavirus, elle est plus petite que les 300 nanomètres que les masques N95 sont censés bloquer. Cela signifie que sa configuration peut déterminer l'efficacité des matériaux testés par rapport à ceux comprenant des N95.

Lors de ses tests, Ardon-Dryer a essayé de tenir compte de facteurs supplémentaires qui peuvent influencer l'efficacité du matériau, tels que le débit d'air et le temps.

« Au repos, vous respirez sept ou huit litres par minute, mais lorsque vous êtes actif, il est considérablement plus élevé et cela peut entraîner l'inhalation de plus de particules », a-t-elle déclaré. « De plus, pendant combien de temps ce matériau va-t-il être utilisé? Est-il bon pendant une heure ou un agent de santé peut-il faire un quart de 12 heures avec lui? Nous ne pouvons pas tester toutes les combinaisons possibles, mais nous avons exécuté des expériences de trois heures à plusieurs débits pour voir si cela va réellement fonctionner ou si nous constatons une diminution de l'efficacité. « 

Jusqu'à présent, Ardon-Dryer a examiné une grande variété de matériaux de masque, y compris des N95, des KN95 en provenance de Chine, des filtres HEPA, des tissus en coton et plus encore.

« Tout ce que nous pouvons mettre la main sur et tester, cela nous aide à comprendre à quel point le matériau est efficace et comment pouvons-nous l'améliorer. »

Caractérisation des matériaux

Warzywoda et Tekin utilisent la technologie disponible dans le Centre de caractérisation des matériaux (MCC) pour imager et analyser les caractéristiques spécifiques des différents matériaux, telles que la distribution de la taille des particules et des fibres.

« Je pense que le MCC est essentiel dans cet effort », a déclaré Tekin. « Au MCC, nous avons des instruments avancés tels qu'un microscope électronique à balayage, un spectromètre infrarouge, un spectromètre à microscope Raman, etc. »

Le microscope électronique à balayage, par exemple, est utilisé pour examiner les matériaux à travers lesquels les particules ont été passées. Au microscope, les chercheurs peuvent voir dans quelle mesure les différents tissus ont capturé les particules.

Elle a souligné qu'un seul outil – ou même une seule approche – ne peut pas à lui seul déterminer avec précision quel matériau est le meilleur. C'est pourquoi, a-t-elle dit, il est si important de faire partie d'une grande équipe travaillant ensemble pour répondre à la question sous autant de perspectives que possible – car au cœur de tout cela se trouve la santé et la sécurité des personnes qui travaillent pour assurer la santé et la sécurité de tous les autres.

« Nous espérons mesurer la performance des nouveaux matériaux de masque qui protégeront les premiers intervenants – nos héros – dans la bataille contre COVID-19 », a déclaré Tekin. « Nous sommes ravis de pouvoir contribuer à ces projets. »

Stérilisation du masque

Almodovar et Biros utilisent une approche du monde réel pour tester les matériaux des masques: les exposer à un virus, puis examiner à quel point ils peuvent être stérilisés et quelle méthode de stérilisation est la plus efficace.

En raison des restrictions de test strictes pour les laboratoires utilisant réellement le SRAS-CoV-2, le virus qui cause COVID-19, Almodovar exécute les expériences avec un virus différent de structure similaire.

« Cela nous fournira une preuve de concept pour éliminer les agents pathogènes avec certaines méthodes de décontamination », a déclaré Biros.

Les tests permettent aux chercheurs d'évaluer non seulement la façon dont les matériaux répondent aux différentes méthodes de nettoyage, mais aussi la fréquence à laquelle ils peuvent être utilisés en toute sécurité, a déclaré Sacco.

L'une de ces méthodes, avec laquelle Kang et des collaborateurs de l'Institut de l'environnement et de la santé humaine décontaminent les EPI pour les établissements de santé régionaux, utilise une chambre spéciale remplie d'étagères en fil métallique. Jusqu'à 10 000 masques peuvent être placés à l'intérieur à la fois, qui sont ensuite exposés à une vapeur spéciale pendant 15 minutes avant d'être autorisés à aérer pendant quatre à cinq heures. Des cartes de bioindicateur contenant des bactéries difficiles à tuer sont placées dans la chambre avec les masques pour indiquer que le processus de décontamination est terminé.

Bien que la pandémie de coronavirus ait posé des défis aux chercheurs de nombreux horizons, elle a également été l'occasion pour eux de se rassembler pour faire face à la menace, a déclaré Biros.

« Cela a été une expérience tellement déconcertante pour nous au cours des dernières semaines », a déclaré Biros. « Et pourtant, notre équipe a mis de l'avant non seulement une innovation rapide, mais aussi notre sens inégalé du dévouement communautaire. Nous avons des professeurs, du personnel, des étudiants et des partenaires communautaires d'un éventail impensable de disciplines à travers l'ouest du Texas pour nous assurer que nous faisons de notre mieux pour fournir le soutien nécessaire à nos collègues travailleurs de la santé dans leur bon combat de sacrifice et de détermination. « 

Pourquoi est-ce important

Le point, selon Weeks, est que l'EPI est nécessaire pour beaucoup plus de personnes que sur la ligne de front de la lutte contre les coronavirus.

« Les gens doivent se rappeler que la majeure partie de la communauté médicale ne travaille pas directement avec les patients COVID-19 », a déclaré Weeks. «Eux aussi ont besoin d'EPI pour faire leur travail en toute sécurité. Lorsque nous avons découvert qu'il y avait des médecins et des infirmières qui fabriquaient et utilisaient leurs propres masques parce que l'EPI de haute qualité était utilisé pour les patients COVID-19, cela comprenait vraiment comment cela affectait les gens. partout dans la communauté médicale. Même si nous ne pouvons pas fabriquer un masque conforme à la norme N95, il est bon de savoir que nous aidons les autres à faire leur travail de la manière la plus sûre possible.

« Ne rien faire n'est pas une option. »

L'une des raisons pour lesquelles le travail du groupe est si important est de lutter contre la désinformation.

« L'objectif élémentaire de ce projet est de fournir aux autorités et même aux citoyens concernés des recommandations fondées sur des preuves dans leur processus de prise de décision concernant l'utilisation du masque et des motifs », a déclaré Biros. « Nous espérons fournir des recommandations sur les procédures de fabrication de masques, étayées par des preuves scientifiques solides qui guideront les utilisateurs de masques à travers de nombreux matériaux qui sont faussement supposés efficaces pour la protection. »

Pour le dire franchement, cela signifie aider les gens à réaliser qu'ils perdent leur temps et mettre eux-mêmes et d'autres en danger, en fabriquant des masques à partir de matériaux inefficaces.

« Au moment où nous avons commencé, un article a été publié sur la façon dont les serviettes de magasin bleues étaient le meilleur matériau disponible pour les masques », a déclaré Weeks. « L'Internet a explosé à ce sujet parce qu'ils étaient bon marché et simples. Cependant, nous avons trouvé qu'ils étaient terribles et pas efficaces du tout. Nous avons pu amener les gens localement à arrêter de coudre ces masques assez rapidement. »

Dans de tels cas, découvrir les matériaux qui ne fonctionnent pas est tout aussi important que trouver ceux qui fonctionnent.

« Si nous connaissons les matériaux qui ne sont pas bons, nous savons ne pas les recommander », a déclaré Ardon-Dryer. « Si nous savons que certains matériaux sont meilleurs, nous pouvons passer à l'étape suivante et les tester davantage. Donc, c'est vraiment une pièce du puzzle, et nous essayons de passer en revue chaque pièce. Si nous ' En manquant une pièce, nous ne répondons pas à toutes les questions, et nous devons le faire, car cela implique la vie des gens. « 

Tous les chercheurs ont exprimé leur fierté d'être impliqués dans les travaux du consortium et, surtout, leur désir de faire une différence pour le bien de la communauté.

« Je n'ai jamais rien fait de tel », a déclaré Weeks, « mais nous travaillons avec un tas de gens intelligents. Lorsque les gens mettent leurs connaissances derrière des choses en collaboration, il est possible d'avoir de gros impacts assez rapidement. »

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