Che mascherine bisogna indossare contro il coronavirus? Le normali mascherine chirurgiche o le mascherine fatte in casa sono efficaci?

Riassumendo

Respiratori FFP2/FFP3 (In Europa) e N95/N100 (Negli Stati Uniti) sono stati progettati, testati, certificati e risultano essere in grado di bloccare i virus.

Le mascherine chirurgiche sono state progettate per un’altro scopo, e anche se il materiale delle quali sono costituite ha la capacita di bloccare i virus, rimane il fatto che non aderiscono perfettamente al viso (non offrono tenuta pneumatica) lasciando passare quindi aria non filtrata attraverso le fessure ai lati e sul naso. Inoltre queste mascherine non sono testate per verificarne l’efficacia contro i virus, di conseguenza non sono certificate come tali.

La mascherine fatte in casa con materiali domestici sono stati studiati e sembrerebbero offrire anchessi qualche grado di protezione, tuttavia risultano inefficaci se le si confrontano ai primi 2 tipi di mascherine

Prefazione

Prima di entrare nelle spiegazione e bene fare la differenza tra le normali mascherine o mascherine chirurgiche e i respiratori:

Le mascherine chirurgiche sono mascherine progettate con lo scopo di bloccare le sostanze biologiche espulse dall’indossatore ed evitare che queste vadino al paziente, alle persone attorno o all’ambiente sterile.

I respiratori d’altro canto sono progettati con lo scopo di proteggere chi li indossa.

Quindi prevengono che le particelle come la polvere ed il polline, e i prodotti biologici come batteri e virus vengano inalate da chi le indossa.

I respiratori in oggetto ai quali ci riferiremo in questo post sono le mascherine mostrate nell’immagine di sotto (definiti dalla norma Europea EN149) e la maschera consiste interamente del materiale filtrante,e può essere con o senza valvola.

A respirator FFP3 with a red valve and straps. Un respiratore di categoria FFP3 con valvola ed elastici rossi.

Perché?

Le maggiori organizzazioni sulla sulute inlcusa quella mondiale WHO, hanno raccomandato l’uso di mascherine per ridurre il rischio di diffusione della pandemia Covid 19.

È essenziale capire l’efficacia delle macherine introdotte nella prefazione per poter selezionare quella corretta.

I respiratori vengono classificati sulla base del rendimento di alcuni parametri stabiliti da norme nazionali ed internazionali come la NIOSH (National Institute for Occupational Safety and Health) per gli Stati Uniti, e EN 149:2001 per l’Europa.

Il parametro piu importante è l’efficenza di filtrazione; in altre parole è la quantità di particelle di una data dimensione bloccate dal respiratore ad una certa portata d’aria, altri parametri come portata d’aria, salto di pressione e perdite vengono specificate da tali norme.

La maggior parte dei respiratori vengono classificate sulla base della percentuale di particelle da 0.3µm bloccate dal respiratore.

Il motivo è dovuto al fatto che le particelle da 0.3µm si sono dimostrate essere le piu penetranti durante le prove sperimentali sulla bese dei materiali usati. 

Gli esperimenti hanno dimostrato una intuibile capacità di bloccare la particelle piu grandi ma non-intuitivamente anche le piu piccole.

Che dimensione ci interessa?

Alcuni studi hanno dimostrato che le particelle biologiche vanno dai 10µm per batteri ad alcuni tipi do spore, ai 0.01µm per i virus. Però le goccioline che trasportano i virus provenienti da starnuti, tosse e il semplice parlare vanno da meno di un micron fino a oltre i 4µm.

Di sotto una tavola presa da Wikipedia che mostra la grandezza delle piu comuni particelle:

Dei ricercatori hanno analizato il nuovo virus 2019-Cov2, e hanno stabilito che ha una dimesione che varia tra i  60÷140nm o 0.06÷0.14µm. Link alla ricerca..

Quindi, è di vitale importanza che le mascherine che indossiamo siano capaci di bloccare particelle di quella dimensione.

Di sotto un immagine che confronta la dimensione del coronavirus ad un oggetto che tutti conosciamo.

Come funziona?

Per capire il motivo per il quale le particelle piu piccole di 0.3µm vengono bloccate , dobbiamo prima capire il meccanismo dell filtrazione dei respiratori.

I respiratori vengono spesso assimilati a dei setacci dove le particelle grossolane vengono bloccate mentre le piu piccole passano attravero la retina.

In realta i respiratori non sono come dei setacci.

I respiratori sono realizzati con fibre polimeriche non intrecciate (es. Polipropilene, EVA o Ethylene

-Vinyl Acetate) che vanno da 1µm a 100µm pressati insieme per formare un tessuto con una struttura a multistrato dove gli interspazi che si vengono a creare permettono il passaggio dell’aria. 

Quando l’aria insieme alle particelle passano attraverso gli strati del tessuto, queste particelle vengono intrappolate grazie a diversi meccanismi.

Il primo meccanismo è quello della sedimentazione per gravità e questo meccanismo funziona per particelle di grosse dimensioni, ma la stragrande maggioranza delle particelle nell’aria sono troppo piccole per essere fermate in tal modo.

La maggior parte delle particelle nell’aria vengono catturate per mezzo di:

  • Collisioni; le particelle a causa dell’inerzia elevata non riescono a seguire il flusso di aria attorno alle fibre impattando contro qualche fibra, qui la particella rimane incastrata oppure cade per gravita e si adagia tra le fibre.
  • Intercettazione; le particelle aventi un’inerzia inferiore riescono a seguire il flusso d’aria tra le fibre ma prima o poi si incastrano tra gli interspazi piu stretti.
Il quarto meccanismo si chiama diffusione e segue il moto Browniano. Per semplificare si puo riassumere dicendo che le particelle sotto ai  0.1µm, interagiscono con le molecole che le circondano (es. ossigeno, azoto, altre particelle) causandone un moto caotico (aumenta con la temperatura). Quando entrano nel tessuto dei respiratori il loro moto caotico le porta prima o poi ad impattare contro le fibre rimanendo intrappolate. 

Nonostante il concetto non intuitivo le particelle piu piccole sono le particelle piu efficacemente bloccate.

Un test effettuato dalla 3M (produttore di respiratori) nel 2006 ha dimostrato che le particelle di questa dimensione sono filtrate efficacemente.

Sulla base dei risultati del test di sopra si è conlcuso che respiratori di tipo N95 o FFP2 dovrebbero essere indossati se l’obbiettivo e quello di proteggerci da sostanze biologiche come virus e batteri .

E le mascherine chirurgiche?

Il problema con le mascherine chirurgiche come menzionato nella prefazione sono state progettate per uno scopo diverso e non offrono lo stesso livello di protezione.

Nonostante il fatto che il materiale con il quale sono realizate è in grado di catturare e bloccare piccole particelle come i virus seguendo gli stessi meccanismi dei respiratori, le mascherine chirurgiche non offrono una perfetta aderenza al viso.

Le mascherine chirurgiche lasciano chi le indossa vulnerabile all’ambiente esterno a causa di una piccola quantità d’aria che viene aspirata dentro attraverso gli spazi ai lati e sopra il naso.

Infatti, le normative neanche prevedono che queste mascherine vengano testate allo stesso modo dei respiratori.

Ciò nonostante 3M (produttore di respiratori) ha effettuato lo stesso test normalmente fatto ai respiratori N95 (FFP2) e ha scoperto che le mascherine chirurgiche avrebbero un’efficenza di filtrazione inferiore al 70%.

Un gruppo di scienziati del Centro di Prevenzione e Controllo delle Malattie del Istituto Nazionale per la Salute e la Sicurezza sul Lavoratori di Pittsburgh ha testato circa 3000 addetti sanitari facendogli indossare respiratori N95 (FFP2) ad alcuni e mascherine chirurgiche ad altri durante la stagione dell’influenza e ha concluso che i risultati non hanno mostrato delle differenze significative sui casi di influenza confermati in laboratorio. Link allo studio …

In conclusione, anche se le mascherine chirurgiche sembrano offrire qualche protezione, queste non sono testate ne certificate come respiratori ma in assenza di un respiratore sono meglio di niente.

E le mascherine fatte in casa?

Uno studio effettuato da Disaster Med Public Health Preparedness UK nel 2013 ha testato l’efficenza di mascherine fatte in casa utilizando materiali domestici come magliettine di cotone, sciarpe, lenzuola etc., ed ha concluso che i materiali in analisi sono in grado di ridurre la quantità di microrganismi espulsi dall’indossatore ma l’efficenza è risultata 3 volte inferiore a confronto delle mascherine chirurgiche concludendo che le macherine fatte in casa dovrebbero essere usate solo come ultima risorsa. Link allo studio …

E bene notare comunque che i test alle quali sono state sottoposte le mascherine fatte in casa, hanno seguito la procedura per testare le mascherine chirurgiche che sono progettate per proteggere gli altri e non noi (difatti i respiratori sono testati con una portata d’aria di 95 l/min mentre le mascherine chirugiche sono testate a 30l/min). Per questo motivo l’efficenza di mascherine chirugiche e mascherine fatte in casa non può essere confrontata con quella dei respiratori.

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