Vedci sa pozreli na rúška a respirátory pod mikroskopom. Takto vyzerajú tie najspoľahlivejšie
Hovorí sa, že aby ste pochopili, ako niečo funguje, pomôže, keď sa na to pozriete zblízka. Práve tento prístup zaujala skupina vedcov pri štúdiu toho, ako pomáhajú rúška a respirátory proti šíreniu covidu-19.
USA 23. marca - Rúška fungujú tak, že blokujú niektoré kvapôčky naplnené vírusom a menšie častice, takzvané aerosóly, ktoré infikovaná osoba vydychuje - tie sa teda od človeka, ktorý už môže byť nakazený, ale ešte o tom nevie, nedostanú k ostatným. Súčasne poskytujú svojmu nositeľovi istú mieru ochrany tým, že filtrujú vzduch prichádzajúci k nemu zvonku - v tom sú ale menej účinné ako respirátory. Účelom rúšok ani respirátorov nie je zachytiť jednotlivé častice vírusu, ale kvapôčky, v ktorých sa vírus drží.
Vedci z amerického Národného úradu pre štandardy a technológie chceli vedieť, ako dobre rôzne tkaniny filtrujú tieto častice a čo robí z niektorých tkanín lepšie filtre než iné.
Ako píše portál nist.gov, ich výskum ukazuje, že bavlnené tkaniny majú všeobecne lepšie výsledky ako syntetické, pričom obzvlášť účinné sú bavlnené flanelové tkaniny. Keď sú vystavené vlhkosti v dychu človeka, pôsobia bavlnené tkaniny ešte účinnejšie.
Dôležité snímky pre vedcov
V rámci tohto výskumu jeden člen tímu, Edward Vicenzi, použil skenovací elektrónový mikroskop, aby preskúmal látky zblízka. Jeho snímky poskytli vedcom dôležité poznatky o vlastnostiach filtrovania častíc rôznych látok.
Polyesterové vlákna ako sito
Polyester je syntetický materiál, ktorý, rovnako ako mnoho iných látok, je tvorený jednotlivými vláknami zviazanými do nití, ktoré sú spletené dohromady. Tento obrázok ukazuje prierez jednotlivých vlákien. Výskumníci použili obrázky, ako je tento, na meranie šírky jednotlivých vlákien - kľúčových premenných, ktoré ovplyvňujú filtráciu častíc.
Mierka na tomto obrázku má 125 mikrometrov, je teda len o niečo širšia než priemerný ľudský vlas.
Aerosóly, ktoré môžu obsahovať koronavírus, sa líšia veľkosťou, ale menšie môžu byť o jednu stotinu širšie, ako vlákna na tomto obrázku a niektoré sú dokonca menšie. Textilné rúška nezachytávajú všetky tieto malé aerosóly, ale zachytávajú väčšinu z nich, čo spomaľuje šírenie choroby.
Bavlna je účinnejšia
Tento obrázok ukazuje priečny rez bavlneného flanelu a jeho väzbu. Okrem merania šírky jednotlivých vlákien použili vedci obrázky, ako je tento, na meranie hrúbky tkanín - to je ďalšia dôležitá premenná, ktorá ovplyvňuje schopnosť rúšok filtrovať drobné častice.
Okrem merania týchto premenných merali autori štúdie tiež filtračný výkon tkanín. To im umožnilo pochopiť, ako tieto premenné ovplyvňujú filtráciu a ako masky fungujú na mikroskopickej úrovni.
Vedci si myslia, že bavlnený flanel je obzvlášť dobrým filtrom, čiastočne aj kvôli tomuto chaotickému usporiadaniu ich vláken. To totiž zvyšuje pravdepodobnosť, že aerosóly prechádzajúce látkou sa zrazia s vláknom a prilepia sa na neho.
Pri pohľade zblízka majú bavlnené vlákna záhyby a ohyby. A to opäť zväčšuje plochu, na ktorej sa aerosóly môžu zachytiť. Bavlnené vlákna sú navyše hydrofilné, čo znamená, že majú rady vodu. Absorbovaním malého množstva vody v dychu človeka vytvárajú vnútri tkaniny vlhké prostredie. Ako mikroskopické častice prechádzajú skrz, absorbujú časť tejto vlhkosti a zväčšujú sa. A to zvyšuje pravdepodobnosť, že sa dostanú do pasce.
Umelý hodváb
Niektoré látky sa horšie zaraďujú. Umelý hodváb sa síce považuje za syntetickú látku, ale získava sa z rastlín. Pre jeho vytvorenie výrobcovia ošetrujú rastlinný materiál, napríklad bambus, chemikáliami. Tým sa uvoľní rastlinné vlákno zvané celulóza, ktoré sa potom premení na mäkký materiál a vytlačí sa do umelých vlákien. Výsledkom je hybridný materiál. Vlákna sú hydrofilné, podobne ako mnoho prírodných materiálov, ale majú konzistentný tvar prierezu. Napriek tomu sú bavlnené tkaniny oveľa lepšie filtre než umelý hodváb.
Sofistikovaný respirátor
Kým pre látkové rúška, ktoré používa široká verejnosť, je najlepšie bavlna, u tých lekárskych je situácia úplne iná. Tento falošne farebný obrázok ukazuje prierez jednej vrstvy respirátora typu N95 (americká obdoba FFP2) vrátane filtračného materiálu, ktorý je zobrazený fialovo.
Takto vrstvená štruktúra poskytuje lepšiu ochranu ako bežné rúška. Filtračný materiál pre respirátory sa vyrába roztavením a následným vyfukovaním polypropylénu do siete s chaotickým tvarom. Vlákna sú síce oveľa menšie, ale sú hustejšie pri sebe, a majú tak oveľa väčšiu plochu ako vlákna pri bavlnených rúškach - ide preto o osobitne účinný filtračný materiál.
