Los investigadores han completado un nuevo estudio sobre qué tan bien una variedad de tejidos naturales y sintéticos filtran partículas de un tamaño similar al virus que causa COVID-19. De los 32 materiales de tela probados, tres de los cinco más efectivos para bloquear partículas eran 100% algodón y tenían una fibra o pelusa levantada visible, como los que se encuentran en las franelas. Cuatro de los cinco de menor rendimiento fueron materiales sintéticos. Las pruebas también mostraron que múltiples capas de tela podrían mejorar aún más la efectividad del algodón. Ninguno de los materiales se acercó a la eficacia de las máscaras N95.

Aunque el tamaño de la muestra fue relativamente pequeño, los investigadores notaron que las telas tejidas más ajustadas generalmente se filtraban mejor que las de punto y las telas de tejido suelto. Las telas de algodón 100% con muchas fibras elevadas también parecían filtrar mejor que las telas de algodón que carecían de esta característica. Las fibras elevadas a menudo forman estructuras en forma de red similares a las de las máscaras de grado médico.

Tres investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST):Christopher Zangmeister, James Radney y Jamie Weaver:se unieron a Edward Vicenzi del Instituto de Conservación del Museo de la Institución Smithsonian para evaluar los materiales y determinar tanto su capacidad para filtrar partículas como su transpirabilidad. Sus resultados aparecen en la revista ACS Nano .

Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) de EE. UU. Recomiendan que las personas usen cubiertas de tela para la cara en lugares públicos donde el distanciamiento social es difícil. principalmente para evitar que una persona que no sabe que está infectada propague el virus.

El virus que causa COVID-19 se transmite principalmente a través de gotitas respiratorias que se expulsan cuando una persona estornuda. tose o incluso habla. Sin embargo, Algunas investigaciones también sugieren que el virus se puede propagar a través de aerosoles mucho más pequeños (menos de 1/100 del ancho de un cabello humano) que también son expulsados. y que pueden permanecer en el aire mucho más tiempo que las gotas.

"Resulta que los materiales disponibles en el mercado brindan cierta protección contra los aerosoles si usa varias capas de tela y una cubierta facial se ajusta cómodamente, ", dijo Zangmeister." Pero ninguna es tan buena como una máscara N95 ".

El proyecto midió una forma común de determinar qué tan bien un material captura partículas, llamado eficiencia de filtración. Zangmeister y Radney, que son expertos en medir aerosoles, montó un experimento relativamente simple que se basó en un equipo extremadamente sensible para medir y contar las partículas de aerosol.

Los experimentos utilizaron muestras de tela, o muestras, en lugar de máscaras completas. "Básicamente, tomamos una muestra de material y hacemos fluir una corriente de partículas de un tamaño conocido, ", dijo Zangmeister." Contamos el número de partículas en el aire antes y después de pasar a través de la tela. Eso nos dice qué tan efectivo es el material para capturar partículas ".

En lugar de muestras reales (y peligrosas) del virus SARS-CoV-2, el equipo usó sal de mesa, o cloruro de sodio (NaCl), el sustituto recomendado para partículas de virus por el Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) de los CDC, que establece estándares de prueba para N95 y otras máscaras. Las tasas de flujo de aire utilizadas en los experimentos también fueron de las recomendaciones de prueba de NIOSH.

Los investigadores probaron cada material contra partículas que van desde 50 a 825 nanómetros (nm) para trazar su rendimiento relativo.

Mientras tanto, Tejedor, un químico de materiales con experiencia en textiles, y Vicenzi, un experto en microscopía, estudió cada pieza de tela para determinar su número de hilos, tejido y masa con la esperanza de establecer una relación entre estas características y la capacidad del tejido para filtrar partículas.

Las partículas del virus SARS-CoV-2 tienen un diámetro de aproximadamente 110 nm. Las máscaras N95 se prueban rigurosamente para garantizar que bloquean al menos el 95% de las partículas en este rango de tamaño. Un filtro HEPA (aire de partículas de alta eficiencia) como los que puede encontrar en un purificador de aire bloquea el 99,97% de las partículas que tienen un tamaño de aproximadamente 300 nm, y un porcentaje aún mayor de partículas más pequeñas. De los tejidos probados en el estudio NIST, la capa de tejido único de mejor rendimiento bloqueó el 20% de las partículas en el rango de tamaño del virus.

Mientras Zangmeister y Radney realizaban los experimentos con aerosoles en Gaithersburg del NIST, Maryland, instalaciones, Weaver y Vicenzi pudieron realizar su trabajo de imágenes en casa, donde han estado trabajando desde mediados de marzo.

"Usamos intencionalmente microscopios digitales de bajo costo y software gratuito para hacer nuestra parte de la investigación desde casa, ", dijo Weaver." Una motivación para esto fue desarrollar métodos de imágenes que permitirían a los científicos ciudadanos estudiar mejor las telas por costos iniciales relativamente bajos ".

Además de las telas, el equipo examinó materiales que incluían un filtro HEPA, Barbijo N95, una mascarilla quirúrgica e incluso filtros de café, que se han sugerido para su uso en cubiertas faciales caseras, para comparacion. El equipo también probó combinaciones de tejidos (una capa de algodón y una sintética), que no mostró una mayor eficacia.

Combinando imágenes y mediciones de aerosoles, el equipo descubrió que algunas telas que filtran la mayoría de las partículas también son las más difíciles de respirar, y algunos incluso no cumplen con las recomendaciones de salud y seguridad para la transpiración.

"La textura resultó ser uno de los parámetros más útiles para observar porque descubrimos que la mayoría de las telas de algodón con hilos elevados tendían a filtrar mejor, ", dijo Weaver." Nuestros hallazgos sugieren que la capacidad de una tela para filtrar partículas se basa en una interacción compleja entre el tipo de material, estructuras de fibra y tejido, y recuento de hilos ".

Esta investigación se suma al conjunto de conocimientos sobre telas y filtración que se remonta a la pandemia de gripe de 1918 que mató a entre 20 y 50 millones de personas en todo el mundo y motivó la primera investigación sobre las máscaras de tela y su potencial para proteger contra virus. También respalda investigaciones posteriores que sugieren que los filtros de tela no serían adecuados para entornos de atención médica.

Pero a pesar de décadas de investigación sobre el tema, el equipo descubrió que la falta de métodos de prueba estándar y la amplia gama de materiales probados dificultaban la comparación directa de los resultados de estudios publicados anteriormente. Esperan que su trabajo proporcione un método para examinar rápidamente los materiales.

"No sabíamos la respuesta cuando comenzamos este proyecto, ", dijo Zangmeister." Pero la conclusión es que ninguno de estos tejidos es tan bueno como una máscara N95. Todavía, los revestimientos faciales de tela pueden ayudar a retrasar la propagación del coronavirus. Esperamos que esta investigación ayude a los fabricantes y aficionados al bricolaje a determinar las mejores telas para el trabajo y sirva de base para investigaciones adicionales ".

El equipo planea comenzar otra ronda de pruebas con un nuevo conjunto de materiales en un futuro próximo. Weaver y Vicenzi han actualizado su hardware de imágenes y planean emplear un análisis de textura más sofisticado para la próxima ronda de telas.