Was ist das beste Material für eine Maske gegen das Coronavirus?

May 20, 2024

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Wissenschaftler testen Alltagsgegenstände, um den besten Schutz vor dem Coronavirus zu finden. Kissenbezüge, Flanellpyjamas und Origami-Vakuumbeutel sind allesamt Kandidaten.

Von Tara Parker-Pope

Bundesgesundheitsbehörden haben jetzt empfohlen, während der Coronavirus-Pandemie unsere Gesichter mit Stoff zu bedecken. Doch welches Material bietet den meisten Schutz?

Die Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten haben ein Muster für eine nahtlose Maske mit einem Kopftuch und einem Kaffeefilter sowie ein Video zur Herstellung von Masken mit Gummibändern und gefalteten Stoffen, die man zu Hause findet, veröffentlicht.

Während eine einfache Gesichtsbedeckung die Ausbreitung des Coronavirus verringern kann, indem sie das Austreten von Keimen beim Husten oder Niesen einer infizierten Person blockiert, gibt es laut Experten je nach Passform und Qualität größere Unterschiede darin, wie stark selbstgemachte Masken den Träger vor eindringenden Keimen schützen könnten das verwendete Material.

Wissenschaftler im ganzen Land haben es sich zur Aufgabe gemacht, alltägliche Materialien zu identifizieren, die mikroskopisch kleine Partikel besser filtern können. In aktuellen Tests schnitten HEPA-Ofenfilter gut ab, ebenso wie Staubsaugerbeutel, 600-lagige Kissenbezüge und flanellpyjamaähnliche Stoffe. Gestapelte Kaffeefilter erzielten mittlere Werte. Schals und Bandana-Material hatten die niedrigsten Werte, fingen aber immer noch einen kleinen Prozentsatz an Partikeln ein.

Wenn Sie über keines der getesteten Materialien verfügen, kann ein einfacher Lichttest Ihnen bei der Entscheidung helfen, ob ein Stoff ein guter Kandidat für eine Maske ist.

„Halten Sie es an ein helles Licht“, sagte Dr. Scott Segal, Vorsitzender der Anästhesiologie bei Wake Forest Baptist Health, der sich kürzlich mit selbstgemachten Masken beschäftigt hat. „Wenn Licht wirklich leicht durch die Fasern dringt und man die Fasern fast sehen kann, ist es kein guter Stoff. Wenn es sich um ein dichteres Gewebe aus dickerem Material handelt und nicht so viel Licht durchdringt, ist das das Material, das Sie verwenden möchten.“

Forscher sagen, es sei wichtig, sich daran zu erinnern, dass Laborstudien unter perfekten Bedingungen durchgeführt werden, ohne Lecks oder Lücken in der Maske, aber die Testmethoden geben uns eine Möglichkeit, Materialien zu vergleichen. Und obwohl der Filtergrad einiger selbstgemachter Masken niedrig zu sein scheint, benötigen die meisten von uns – die zu Hause bleiben und in der Öffentlichkeit soziale Distanz wahren – nicht das hohe Schutzniveau, das für medizinisches Personal erforderlich ist. Noch wichtiger ist, dass jede Gesichtsbedeckung besser ist als keine, insbesondere wenn sie von einer Person getragen wird, die das Virus hat, es aber nicht weiß.

Die größte Herausforderung bei der Auswahl eines selbstgemachten Maskenmaterials besteht darin, einen Stoff zu finden, der dicht genug ist, um Viruspartikel einzufangen, aber atmungsaktiv genug, dass wir ihn tatsächlich tragen können. Einige im Internet angepriesene Artikel versprechen hohe Filterwerte, das Material wäre jedoch untragbar.

Yang Wang, Assistenzprofessor für Umweltingenieurwesen an der Missouri University of Science and Technology, arbeitete mit seinen Doktoranden zusammen, um verschiedene Kombinationen geschichteter Materialien zu untersuchen – darunter sowohl Luftfilter als auch Stoff. „Man braucht etwas, das Partikel effizient entfernt, aber man muss auch atmen“, sagte Dr. Wang, der im vergangenen Herbst einen internationalen Preis für Aerosolforschung gewann.

Um Alltagsmaterialien zu testen, verwenden Wissenschaftler Methoden, die denen zum Testen medizinischer Masken ähneln. Alle sind sich einig, dass diese Methoden für medizinisches Personal aufbewahrt werden sollten, das durch die Behandlung infizierter Patienten hohen Virendosen ausgesetzt ist. Die beste medizinische Maske – N95-Atemschutzmaske genannt – filtert mindestens 95 Prozent der Partikel mit einer Größe von nur 0,3 Mikrometern heraus. Im Vergleich dazu hat eine typische OP-Maske – hergestellt aus einem rechteckigen Stück plissierten Stoffs mit elastischen Ohrschlaufen – eine Filtereffizienz von 60 bis 80 Prozent.

Dr. Wangs Gruppe testete zwei Arten von Luftfiltern. Ein allergiereduzierender HVAC-Filter funktionierte am besten, da er 89 Prozent der Partikel mit einer Schicht und 94 Prozent mit zwei Schichten auffing. Ein Ofenfilter erfasste mit zwei Schichten 75 Prozent, benötigte jedoch sechs Schichten, um 95 Prozent zu erreichen. Um einen Filter zu finden, der den getesteten Filtern ähnelt, achten Sie auf einen MERV-Wert (Minimum Efficiency Reporting Value) von 12 oder höher oder einen Mikropartikel-Leistungswert von 1900 oder höher.

Das Problem bei Luftfiltern besteht darin, dass sie möglicherweise kleine Fasern abgeben, deren Einatmen gefährlich wäre. Wenn Sie also einen Filter verwenden möchten, müssen Sie den Filter zwischen zwei Lagen Baumwollstoff einlegen. Dr. Wang sagte, einer seiner Doktoranden habe seine eigene Maske hergestellt, indem er die Anweisungen im CDC-Video befolgte, aber mehrere Schichten Filtermaterial in ein Kopftuch einfügte.

Dr. Wangs Gruppe stellte außerdem fest, dass bei Verwendung bestimmter gängiger Stoffe zwei Schichten weitaus weniger Schutz boten als vier Schichten. Ein Kissenbezug mit einer Fadenzahl von 600 fing im doppelten Zustand nur 22 Prozent der Partikel ein, bei vier Lagen waren es jedoch fast 60 Prozent. Ein dicker Wollgarnschal filterte in zwei Schichten 21 Prozent der Partikel und in vier Schichten 48,8 Prozent. Ein Kopftuch aus 100 Prozent Baumwolle schnitt am schlechtesten ab und erfasste beim Doppeln nur 18,2 Prozent und bei vier Lagen nur 19,5 Prozent.

Die Gruppe testete auch Kaffeefilter im Korbstil von Brew Rite und Natural Brew, die, wenn sie in drei Schichten gestapelt wurden, eine Filtereffizienz von 40 bis 50 Prozent zeigten – sie waren jedoch weniger atmungsaktiv als andere Optionen.

Wenn Sie das Glück haben, einen Quilter zu kennen, bitten Sie ihn, Ihnen eine Maske anzufertigen. Tests, die am Wake Forest Institute for Regenerative Medicine in Winston-Salem, NC, durchgeführt wurden, zeigten gute Ergebnisse für selbstgemachte Masken aus Steppstoff. Dr. Segal von Wake Forest Baptist Health, der die Studie leitete, stellte fest, dass Quilterinnen in der Regel hochwertige Baumwolle mit hoher Fadenzahl verwenden. Die besten selbstgemachten Masken in seiner Studie waren genauso gut wie chirurgische Masken oder etwas besser und lagen bei Tests im Bereich von 70 bis 79 Prozent Filterung. Selbstgemachte Masken, die aus dünnerem Stoff bestanden, wurden mit einer Filterung von nur 1 Prozent getestet, sagte Dr. Segal.

Die leistungsstärksten Designs waren eine Maske aus zwei Lagen hochwertiger, schwerer „Quilter-Baumwolle“, eine zweilagige Maske aus dickem Batikstoff und eine doppellagige Maske mit einer Innenschicht aus Flanell und einer Außenschicht aus Baumwolle.

Bonnie Browning, geschäftsführende Showdirektorin der American Quilter's Society, sagte, dass Quilterinnen dicht gewebte Baumwolle und Batikstoffe bevorzugen, die mit der Zeit halten. Frau Browning sagte, die meisten Nähmaschinen könnten bei der Herstellung einer Faltenmaske nur zwei Stoffschichten verarbeiten, aber jemand, der vier Schutzschichten wolle, könne zwei Masken gleichzeitig tragen.

Frau Browning sagte, sie habe sich kürzlich auf Facebook an Quilterinnen gewandt und von 71 Menschen gehört, die insgesamt fast 15.000 Masken hergestellt hätten. „Wir Quilterinnen sind mittendrin dabei“, sagte Frau Browning, die in Paducah, Kentucky, lebt. „Eine Sache, die die meisten von uns haben, ist ein Stoffvorrat.“

Wer nicht näht, könnte eine gefaltete Origami-Maske ausprobieren, die von Jiangmei Wu, Assistenzprofessor für Innenarchitektur an der Indiana University, entworfen wurde. Frau Wu, die für ihre atemberaubenden gefalteten Kunstwerke bekannt ist, sagte, sie habe begonnen, eine gefaltete Maske aus einem medizinischen und Baumaterial namens Tyvek sowie Vakuumbeuteln zu entwerfen, nachdem ihr Bruder in Hongkong, wo das Tragen von Masken üblich ist, den Vorschlag gemacht hatte Es. (DuPont, der Hersteller von Tyvek, sagte in einer Erklärung, dass Tyvek für medizinische Bekleidung und nicht für Masken gedacht sei.) Das gefaltete Maskenmuster ist kostenlos online, ebenso wie ein Video, das den Faltvorgang demonstriert. Bei Tests an der Missouri University und der University of Virginia stellten Wissenschaftler fest, dass Vakuumbeutel zwischen 60 und 87 Prozent der Partikel entfernten. Einige Marken von Vakuumbeuteln enthalten jedoch möglicherweise Glasfaser oder sind schwerer zu atmen als andere Materialien und sollten nicht verwendet werden. Frau Wu verwendete eine Tasche von EnviroCare Technologies, das nach eigenen Angaben in seinen Papier- und Synthetikstofftaschen kein Glasfasermaterial verwendet.

„Ich wollte eine Alternative für Menschen schaffen, die nicht nähen“, sagte Frau Wu, die sagte, sie spreche mit verschiedenen Gruppen, um andere Materialien zu finden, die in einer gefalteten Maske wirksam seien. „Angesichts der Materialknappheit könnten sogar Vakuumbeutel zur Neige gehen.“

Die Wissenschaftler, die die Tests durchführten, verwendeten einen Standard von 0,3 Mikrometern, da dies das Maß ist, das das National Institute for Occupational Safety and Health für medizinische Masken verwendet.

Linsey Marr, Aerosolwissenschaftlerin an der Virginia Tech und Expertin für die Übertragung von Viren, sagte, die Zertifizierungsmethode für Atemschutzmasken und HEPA-Filter konzentriere sich auf 0,3 Mikrometer, da Partikel in dieser Größenordnung am schwersten einzufangen seien. Obwohl es nicht intuitiv zu sein scheint, sind Partikel, die kleiner als 0,1 Mikrometer sind, tatsächlich leichter zu fangen, weil sie eine Menge zufälliger Bewegung haben, die dazu führt, dass sie gegen die Filterfasern stoßen, sagte sie.

„Obwohl das Coronavirus etwa 0,1 Mikrometer groß ist, schwimmt es in einem breiten Größenbereich von etwa 0,2 bis zu mehreren hundert Mikrometern herum, weil Menschen das Virus in Atemflüssigkeitströpfchen ausscheiden, die auch viele Salze, Proteine ​​und andere Dinge enthalten“, sagte er Dr. Marr. „Selbst wenn das Wasser in den Tröpfchen vollständig verdunstet, bleiben immer noch viele Salze, Proteine ​​und andere Verunreinigungen als festes oder gelartiges Material zurück. Ich denke, dass 0,3 Mikrometer immer noch als Orientierung nützlich sind, da die minimale Filtereffizienz irgendwo in der Nähe dieser Größe liegen wird, und das ist es, was NIOSH verwendet.“

Tara Parker-Pope ist Gründungsredakteurin von Well, der preisgekrönten Verbrauchergesundheitsseite der Times. Sie gewann 2013 einen Emmy für die Videoserie „Life, Interrupted“ und ist Autorin von „For Better: The Science of a Good Marriage“. Mehr über Tara Parker-Pope

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