Il presidio medico che è entrato a fare parte della nostra quotidianità a partire da marzo, è sicuramente la mascherina. Può aver limitato il nostro comportamento, può averci indotto ad adottare un nuovo stile di vita, può essere problematica da un punto di vista sociale e difficile da portare per ore, ma aiuta a fare un grosso lavoro di prevenzione nella lotta contro la pandemia da covid19.
Dall’inizio del propagarsi dell’infezione, gli studi per rendere la mascherina sempre più efficace non sono mancati e tra quelle più efficienti c’è la mascherina al grafene, sviluppata da un gruppo di ricerca della City University of Hong Kong (CityU) e che promette un’efficienza antibatterica dell’80%, che può essere aumentata fino a quasi il 100% con l’esposizione alla luce solare per circa 10 minuti. I test iniziali hanno anche mostrato risultati molto promettenti nella disattivazione di due specie di coronavirus. Le maschere in grafene sono facilmente realizzabili a basso costo e possono aiutare a risolvere i problemi di approvvigionamento di materie prime e smaltimento di maschere non biodegradabili.
La studio è stato capitansto dal Dr. Ye Ruquan, Professore assistente del Dipartimento di Chimica di CityU, in collaborazione con altri ricercatori. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista scientifica ACS Nano , intitolata ” Self-Reporting and Photothermally Enhanced Rapid Bacterial Killing on a Laser-Induced Graphene Mask “.
Le maschere chirurgiche comunemente usate non sono antibatteriche. Ciò può comportare il rischio di trasmissione secondaria di infezioni batteriche quando le persone toccano le superfici contaminate delle maschere usate o le scaricano in modo improprio. Inoltre, i tessuti soffiati a fusione utilizzati come filtro batterico hanno un impatto sull’ambiente in quanto sono difficili da decomporre.
Il dottor Ye ha studiato l’uso del grafene indotto dal laser nello sviluppo di energia sostenibile. Il gruppo di ricerca a cui ha partecipato e guidato, ha scoperto un modo semplice per produrre grafene. I suoi collaboratori hanno scoperto che la scrittura diretta su pellicole di poliimmide contenenti carbonio (un materiale plastico polimerico con elevata stabilità termica) utilizzando un sistema laser a infrarossi CO2 può generare grafene poroso in 3D. Il laser cambia la struttura della materia prima e quindi genera grafene. Ecco perché è chiamato grafene indotto dal laser.
Il grafene è noto per le sue proprietà antibatteriche, quindi già lo scorso settembre, prima dello scoppio della pandemia, la produzione di maschere dalle prestazioni superiori con grafene indotto dal laser era già entrata nella mente del dottor Ye che ha quindi avviato lo studio in collaborazione con ricercatori dell’Università di scienza e tecnologia di Hong Kong (HKUST), dell’Università di Nankai e di altre organizzazioni.
Il team di ricerca ha testato il grafene indotto dal laser con l ‘Escherichia coli e ha raggiunto un’elevata efficienza antibatterica di circa l’82%. In confronto, l’efficienza antibatterica della fibra di carbonio attivata e dei tessuti soffiati a fusione, entrambi materiali comunemente usati nelle maschere, era rispettivamente solo del 2% e del 9%. I risultati dell’esperimento hanno anche mostrato che oltre il 90% degli E. coli depositati su di essi sono rimasti in vita anche dopo 8 ore, mentre la maggior parte degli E. coli depositati sulla superficie del grafene erano morti dopo 8 ore. Inoltre, il grafene indotto dal laser ha mostrato una capacità antibatterica superiore per i batteri aerosolizzati.
Il team ha anche condotto alcuni esperimenti per verificare se l’effetto fototermico del grafene (che produce calore dopo aver assorbito la luce) può aumentare l’effetto antibatterico. I risultati hanno mostrato che l’efficienza antibatterica del materiale potrebbe essere migliorata al 99,998% entro 10 minuti dall’esposizione alla luce del sole, mentre la fibra di carbonio attivata e i tessuti soffiati a fusione hanno mostrato solo un’efficienza del 67% e dell’85% rispettivamente.
Il Dr. Ye ha descritto la produzione di grafene indotto dal laser come una “tecnica verde”. Tutti i materiali contenenti carbonio, come la cellulosa o la carta, possono essere convertiti in grafene utilizzando questa tecnica. E la conversione può essere effettuata in condizioni ambientali senza utilizzare sostanze chimiche diverse dalle materie prime, né causare inquinamento. E il consumo di energia è basso.
“Le maschere di grafene indotte dal laser sono riutilizzabili. Se i biomateriali vengono utilizzati per la produzione di grafene, può aiutare a risolvere il problema dell’approvvigionamento di materie prime per le maschere. E può ridurre l’impatto ambientale causato dalle maschere usa e getta non biodegradabili”, ha aggiunto.
Infine, per facilitare agli utenti il controllo sull’efficacia delle mascherine di grafene dopo essere state utilizzate per un certo periodo di tempo, il team ha fabbricato un generatore igrometrico alimentato dall’elettricità generata dall’umidità del respiro umano. Misurando la variazione della tensione indotta dall’umidità quando l’utente respira, si ricava un indicatore delle condizioni della maschera. I risultati dell’esperimento hanno mostrato che più batteri e particelle atmosferiche si accumulano sulla superficie della maschera, minore è il voltaggio: “Lo standard di frequenza con cui una maschera dovrebbe essere cambiata è meglio che sia deciso dai professionisti. Tuttavia, questo metodo che abbiamo usato può servire come riferimento“, ha concluso il dottor Ye.
