Investigadores de la Universidad de Hong Kong (CityU) han desarrollado una mascarilla electrostática capaz de reponer su propia carga con la respiración del usuario, de tal forma que ayuda a absorber las partículas microscópicas y nocivas sin reducir su efectividad con el paso del tiempo, como hasta ahora venía sucediendo con las mascarillas convencionales.
La humedad era el elemento que hacía perder eficacia a estos elementos de protección y que cada 4 horas obligaba a reponer con un recambio. Pero con el nuevo diseño, la defensa contra los agentes externos puede prolongarse por 60 horas, tal y como afirman los autores del proyecto. El equipo de investigadores está liderado por el doctor Yang Zhengbao, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Mecánica y el Departamento de Materiales, Ciencia e Ingeniería de CityU, y el doctor Peng Zehua, becario postdoctoral de CityU en el Departamento de Ingeniería Mecánica.
ELABORADAS MEDIANTE ELECTROHILADO TRIBOELÉCTRICO
La mayoría de las mascarillas quirúrgicas convencionales se componen de tres capas funcionales: la capa central de polipropileno (PP) soplado por fusión para filtrar el aire, y dos capas exteriores no tejidas e hiladas (una con revestimiento hacia adentro de una capa hidrofílica para la absorción de la humedad y otra con revestimiento hacia afuera con una capa hidrofóbica antifluidos).
La novedad de las mascarillas eletrostáticas es que sustituyen el método de tejido de soplado por fusión por el electrohilado, que garantiza una mayor filtración gracias a la introducción de un campo eléctrico en la capa filtrante. En este caso, el filtro de aire de carga automática (SAF) se compone de nanofibras de fluoruro de polivinilideno electrohilado (PVDF), mientras que las capas exteriores son de tejido de nailon triboelétrico, que aprovecha las cargas electrostáticas generadas por el efecto triboeléctrico durante el acto de la respiración para retener las micropartículas. Este efecto resulta por contacto entre los materiales y la diferente polaridad de sus cargas, ocasionado cuando las capas se mueven hacia atrás y hacia adelante durante la respiración.
“A medida que la capa intermedia avanza y retrocede entre las capas laterales con la respiración, se produce una transferencia de carga entre el PVDF y el nailon debido a su gran diferencia en la afinidad electrónica, lo que hace que la capa de PVDF se cargue negativamente y las capas de nailon se carguen positivamente”, explica el Doctor Yang para CityU. “Este proceso de autocarga permite la reposición continua de las cargas electrostáticas y la adsorción electrostática prolongada”.
ALTERNATIVA ECONÓMICA Y MÁS RESPETUOSA CON EL MEDIO AMBIENTE
Según el estudio de los investigadores, la eficacia después de 60 horas de prueba se mantiene en un 95,8%. Estos excelentes resultados marcan un hito muy relevante en cuanto a la protección corporal respecto a virus como el SARS-CoV-2 o coronavirus, teniendo en cuenta la escasez de mascarillas en época de pandemia y su poca durabilidad. Hechos que fueron fuente de millones de contagios durante las diferentes olas, especialmente entre el personal sanitario.
"Estas mascarillas reducen la carga ambiental causada por las máscaras desechadas"
El bajo coste de las mascarillas de electrohilado la hace muy competitiva en el mercado. Su producción cuesta 0,47 dólares de Hong Kong, un precio muy similar al resto de opciones como las quirúrgicas, las N95, KF94 y KN95. Además, el doctor Yang recuerda que “la gran cantidad de mascarillas desechadas genera graves desafíos ambientales”, por lo que la prolongación de la vida útil de estas mascarillas reduciría el impacto de residuos generados que afecta negativamente al planeta. “Esperamos que esta estrategia de autocarga prolongue significativamente la vida útil de las mascarillas faciales, mejore la eficacia de la protección contra el coronavirus y reduzca la carga ambiental causada por las máscaras desechadas”, explica el doctor Yang.
La investigación que ha hecho posible el diseño de estos nuevos elementos de protección ha sido financiada por CityU, el Consejo de Becas de Investigación de Hong Kong, el Fondo de Innovación y Tecnología de Hong Kong, el Programa de Investigación Fundamental de Shenzhen y la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China.