Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Filtry donosowe – szansa na zwiększenie ochrony przed zanieczyszczeniami powietrza
Filtry donosowe – szansa na zwiększenie ochrony przed zanieczyszczeniami powietrza

Zanieczyszczenie powietrza jest jednym z głównych źródeł chorób oraz alergii, a może nawet prowadzić do zgonu. W codziennie wdychanym powietrzu znajdują się tak groźne substancje, jak: ozon, tlenki azotu, tlenek węgla, dwutlenek siarki. Oprócz szkodliwych gazów zanieczyszczenia mogą występować w formie cząstek o rozmiarach mikro- lub nanometrycznych, które osadzają się w różnych częściach układu oddechowego. Skuteczna metoda oczyszczania powietrza z takich zanieczyszczeń nie została jeszcze opracowana, jednak istnieją sposoby na ochronę przed nimi, m.in. maseczki ochronne lub, mniej popularne, filtry donosowe.

 

Prowadzone na przestrzeni lat badania wskazują, że szkodliwe cząstki i gazy, znajdujące się w powietrzu, zwiększają ryzyko zapadnięcia na choroby układu oddechowego, układu krążenia i naczyń krwionośnych oraz nowotwory. Największe zagrożenie niesie za sobą wdychanie cząstek PM2,5 i PM1, których małe rozmiary sprawiają, że zatrzymują się dopiero w pęcherzykach płucnych. Wysoka świadomość społeczeństwa na temat zagrożeń sprawia, że coraz więcej osób sięga po dostępne na rynku środki ochrony. Pandemia koronawirusa rozpowszechniła maseczki, ale w przypadku zanieczyszczeń powietrza łatwo dostępne maseczki medyczne nie zapewniają odpowiedniej ochrony. Charakteryzuje je wysoka wydajność, która jednak maleje z czasem oraz wzrostem zanieczyszczeń. Dodatkowo niedopasowane nie spełniają swojej roli ze względu na przestrzeń między twarzą a materiałem maseczki, przez którą nadal mogą dostawać się zanieczyszczenia. Oprócz tego powodują dyskomfort u osób noszących okulary korekcyjne oraz zniekształcają głos, co utrudnia porozumiewanie się.

Alternatywnym rozwiązaniem są filtry donosowe, dostępne na rynku już od lat 90. ubiegłego wieku. Pierwsze opracowane filtry działały z wysoką wydajnością podczas usuwania dużych cząstek, takich jak pyłki, kurz czy zwierzęca sierść. Ta wydajność drastycznie spadała jednak, gdy używano ich jako zabezpieczenia przed cząstkami rozmiarów kilku mikrometrów. Komercyjne filtry donosowe, stworzone w późniejszym okresie, popularne przede wszystkim w krajach azjatyckich, takich jak Chiny, Korea czy Japonia, również nie zapewniają ochrony przed cząstkami o takich rozmiarach. Według przeprowadzonych badań wydajność usuwania cząstek o wielkości 1 i 3 μm dla 6 z 7 badanych filtrów wynosiła poniżej 50%. Filtry donosowe składają się z dwóch uchwytów na materiał filtrujący, połączonych ze sobą przezroczystym, plastikowym paskiem. Filtr jest dopasowany kształtem do ludzkiego nozdrza, co umożliwia komfortowe umieszczenie go w nosie. Pasek, oprócz łączenia komór filtracyjnych, zapobiega również zbyt głębokiemu umocowaniu filtra w nozdrzach oraz ułatwia jego wyjmowanie. Jest to konstrukcja prosta i łatwa do użytkowania, natomiast wyzwanie stanowi opracowanie odpowiednich włókien filtracyjnych, które stanowią podstawę do prawidłowego działania.

Naukowcy z Chin opracowali oraz przetestowali filtry, składające się z włókien polipropylenowych. W swoich badaniach skupili się na ochronie przed cząstkami PM1 i komforcie użytkowania filtra, mierzonego poprzez określenie oporów powietrza, powstających podczas oddychania. Aby usunąć z powietrza cząstki tak małe, jak PM1, włókna filtracyjne powinny być niewielkie oraz gęsto ułożone. W ten sposób jednak znacznie zwiększają się opory przepływu. Ich zamiarem było zatem znalezienie złotego środka między odpowiednią wydajnością i stosunkowo niewielkimi oporami. W wyniku przeprowadzonych badań naukowcy stwierdzili, że opracowane przez nich filtry nie spełniają właściwych wymagań ze względu na zbyt małą ochronę przed cząstkami PM1. Zauważyli również, że wydajność spada wraz ze zwiększaniem prędkości oddychania, czyli filtry nie wywiązują się ze swojej roli także u osób, które wykonują wysiłek fizyczny.

Lepsze wyniki osiągnęli badacze ze Stanów Zjednoczonych i Korei Południowej, którzy z powodzeniem opracowali filtry donosowe, składające się z nanowłókien nylonowych. Ich badania skupiały się na zdefiniowaniu najlepszej metody wytwarzania nanowłókien z nylonu w taki sposób, aby ich wydajność była jak największa. Jako bazę wykorzystali dostępne na rynku filtry, które były modyfikowane przez wytworzone nanowłókna. W wyniku badań określono najbardziej efektywną średnicę nanowłókien, która zapewniała wysoką wydajność usuwania cząstek przy niewielkich oporach przepływu powietrza, co jest kluczowe ze względu na komfort oddychania. Wydajność usuwania wzrosła niemal trzykrotnie w porównaniu do komercyjnych filtrów donosowych, co stanowi znaczący sukces. Nie jest jednak wystarczająca, aby zapewnić całkowite bezpieczeństwo dla osób narażonych na kontakt z zanieczyszczeniami. Filtry nie zostały również przebadane pod kątem różnic w szybkości oddychania, co stanowi następny krok w prowadzonych doświadczeniach. Mimo że zespół naukowców osiągnął już jeden z najważniejszych celów, minie jeszcze dużo czasu, zanim opracowane przez nich filtry donosowe wejdą do codziennego użytku.

Źródła

Han, T., Yang, L., Lee, K., & Mainelis, G. (2018). Design and Development of a Novel Nanofiber Nasal Filter (NNF) to Improve Respiratory Health. Aerosol and Air Quality Research, 18(8), 2064-2076.

Zhu, J., Jing, P., Hao, Y., He, X., Wang, L., Zhang, R., & Liu, J. (2021). Performance of a new model of nasal filter when challenged against PM1 aerosols. Environmental Pollutants & Bioavailability, 33(1), 388-394.

Fot. https://pixabay.com/pl/photos/maska-twarz-emotikon-smartphone-5166407/

KOMENTARZE
news

<Grudzień 2022>

pnwtśrczptsbnd
30
1
2
VI Wigilia PTSF
2022-12-02 do 2022-12-04
5. Forum Nowoczesnej Diabetologii
2022-12-02 do 2022-12-03
3
4
5
6
Biotech Day on GPW
2022-12-06 do 2022-12-06
7
Beauty Innovations 2022
2022-12-07 do 2022-12-08
8
MEDmeetsTECH
2022-12-08 do 2022-12-08
10
11
12
POLISH TELEHEALTH ALLIANCE 2022
2022-12-12 do 2022-12-12
13
WEBINAR | Kosmetyki koszerne
2022-12-13 do 2022-12-13
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
1
Newsletter