Antivirusna maska za lice impregnirana bakrovim oksidom neutralizira virus SARS-CoV-2 koji uzrokuje COVID-19

Bakar je moćan biocid

Izloženost mikroorganizama (virusa, bakterija i gljivica) visokoj koncentraciji bakra rezultira njihovom neutralizacijom u roku od nekoliko minuta. Učinkovitost bakra na mikroorganizme postiže se kroz nekoliko paralelnih mehanizama. Prvo mjesto koje bakar oštećuje je omotač mikroorganizama, nakon čega slijedi izmjena proteina i inhibicija njihove biološke aktivnosti, te denaturacija genetskih materijala [1,2].

Tkanine impregnirane MedCu bakrovim oksidom posjeduju snažna biocidna svojstva

Impregnacija različitih tkanina s mikro česticama bakar-oksida (slika 1) daje tkanini široki spektrar potentnih biocidnih svojstava.

Slika 1. Snimka elektronskim mikroskopom polipropilenskih vlakana impregniranih mikročesticama bakrovog oksida. Bijele točke su mikročestice bakrenog oksida. Čestice su fizički impregnirane u polimernom matriksu.

Snažna biocidna svojstva tekstilnih proizvoda impregniranih mikro česticama bakrovog oksida objavljena su u mnogim recenziranim znanstvenim člancima [3-9]. Bakar i bakar-oksid imaju snažna virucidna svojstva [2]. Pokazana je sposobnost bakra da lako neutralizira korona viruse [10] Respiratorne maske za lice u kojima su vanjski netkani slojevi impregnirani mikročesticama bakar oksida smanjili zarazne titre ljudske gripe virusa A (H1N1) i ptičje gripe (H9N2), Virioni koji ostaju na maski, za više od 99,9% u 30 minuta izloženosti virusima maski [7]. Veliki kapacitet netkanog materijala, impregniranog bakar oksidom, da neutralizira 12 dodatnih patogena virusa demonstrirani su u odvojenim studijama [5,6,11]. Nedavno je pokazano da bakar neutralizira virus SARS-CoV-2  [12,13].

Maske za lice mogu biti kontaminirane virusom SARS-CoV-2

Kirurške maske, N95 i druge maske za lice sada se široko koriste ne samo u zdravstvu i mežu žurnim službama već i od strane većine svjetskog stanovništva  zbog trenutne pandemije COVID-9 uzrokovane virusom SARS-CoV-2. Maske za lice mogu postati kontaminirane virusnim patogenima nakon duže upotrebe [14-16]. Virus SARS-CoV-2 prenosi se uglavnom kapljicama i česticama aerosola koji nastaju tijekom kašljanja ili kihanja kod simptomatskih bolesnika i asimptomatskih pojedinaca, čak i prije pojave simptoma. Na taj način, unutarnja i vanjska površina maske mogu biti kontaminirane virusom. Dokazano je da virus SARS-CoV-2 može preživjeti i ostati zarazan na površini redovitih maski do 7 dana [17]. Dodir maski i lica česta je navika  [18] pa stoga rukovanje, uporaba i odlaganje običnih maski za lice mogu značajno povećati unakrsnu kontaminaciju, prijenos virusa i virusnu infekciju.

Maske impregnirane bakrovim oksidom neutraliziraju virus SARS-CoV-2

Kao što je prikazano na slici 2, maske u kojima su vanjski slojevi napravljeni netkanom tkaninom impregniranom MedCu bakar oksidom (narančasta ili losos boja) inaktivirale su, već nakon 10 minuta izlaganja, 100% virusa SARS-CoV-2 izloženog površini maske u usporedbi s običnim maskama.

Slika 2: Inaktivacija SARS-CoV-2 maskama u kojima su vanjski slojevi izrađeni netkanim materijalom, impregniranim MedCu bakar oksidom, u usporedbi s maskama u kojima su vanjski slojevi izrađeni od običnih netkanih tkanina (ispitni laboratorij: State Key Laboratory of Emerging Infectious Diseases, University of Hong Kong). Profesor Yi Guan, jedan od najpoznatijih svjetskih virologa, potpisuje izvještaj.
“Netkane tkanine od nepropusnog spoja koje sadrže  bakar oksid pokazale su izvanredne učinke inaktivacije na SARS-CoV-2 u svim titrima.”

Kada su maske bile izložene 100 puta većim titrima (količinama) SARS-CoV-2, više od 99% smanjenja zaraznih titra virusa postignuto je u roku od 30 minuta od
izloženost virusima maskama (slika 3).

Slika 3. Maske impregnirane bakar oksidom smanjuju visoke titre zaraznih viriona SARS-CoV-2 za više od 99% u roku od 30 minuta (P3 Lab of Fudan University, Shanghai, China).

3 odvojena laboratorija potvrdila su sposobnost maski, impregniranih MedCu bakar oksidom, neutraliziranje i drastično smanjenje zarazne titre virusa SARS-CoV-2. Učinak na virus uzrokovan bakrom u MedCu maskama u vanjskim slojevima započinje odmah kad virusi dođu do maske. Prisutnost antivirusne netkane tkanine, kako u sloju u dodiru s licem, tako i u vanjskom sloju maske, značajno smanjuje rizik od unakrsne kontaminacije tijekom uporabe, rukovanja s maskom i odlaganja maske. Unutarnji sloj je posebno relevantan za asimptomatske pojedince, koji nesvjesno kontaminiraju svoje maske, čineći ih opasnim predmetom. Rukovanje i skidanje maske može kontaminirati njihove ruke ili rukavice te posljedično nenamjerno onečišćuju ostale površine na dodir, kao što su ručke i tipke dizala. Odlaganje kontaminirane maske u zajedničke prostore može stvoriti unakrsnu kontaminaciju jer ove površine mogu dodirnuti neizložene osobe, koje se zatim mogu zaraziti.

Maske impregnirane bakrovim oksidom neutraliziraju bakterije

Mnoge maske za lice koriste se satima i na taj način su izložene uglavnom, ali ne samo, bakterijama nositelja maske. Maske su izrađene od tekstilnih tkanina koje mogu poslužiti kao dobar supstrat bakterijama koje se, u prisutnosti vlage i topline uslijed disanja, razmnožavaju i izdvajaju neugodne hlapljive molekule  [19]. Nedavno su provedeni eksperimenti s kulturama bakterija s četiri vrste maski. Utvrđeno je da su nakon korištenja tijekom dana, u svim maskama otkrivene bakterije, uključujući bakterije otporne na antibiotike koji se obično nalaze u koži i ustima (https://news.v.daum.net/v/20200724210003573). Stoga, nakon ne previše dugotrajne upotrebe maski, maske mogu ne samo stvarati neugodan miris, već je još važnije da su potencijalni izvor bakterijske unakrsne kontaminacije okoliša tijekom rukovanja i odlaganja maskama.

Kao što se može vidjeti na slici 4 reprezentativnog eksperimenta, vanjski slojevi maski, impregnirani bakar oksidom (tkanina MedCu NW), neutraliziraju više od 99% bakterija izloženih tkaninama u roku od 15 minuta od izlaganja, i više od 99,9 % bakterija nakon 1 sata. Suprotno tome, bakterije se razmnožavaju u kontrolnoj netkanoj tkanini koja se redovito koristi u maskama za lice.

Slika 4. Tkanine impregnirane bakar oksidom neutraliziraju više od 99% ispitivanih bakterija tijekom 15 minuta izloženosti bakterija površini maske.

Tekstil je općenito dobar supstrat za bakterijsku i gljivičnu proliferaciju. Skladištenje tekstila dulje vrijeme može rezultirati onečišćenjem tekstila, posebno plijesni. Na primjer, maske za lice koje je Švicarska federalna vlada distribuirala na početku pandemije COVID-19, odnesene iz njihovih skladišta, imale su neugoda miris i bile su zaražene gljivicama te ih je trebalo povući iz uporabe (https://www.world -today-news.com/fungus-infestation-millions-of-muffle-masks-are-recalled/). Važno je da tkanine impregnirane bakar oksidom MedCu također imaju snažna fungicidna svojstva. Kao što se može vidjeti na slici 5, tkanine MedCu neutralizirale su više od 99% spora plijesni dodanih tkanini u roku od 18 sati od izlaganja, za razliku od obične tkanine u kojoj je kalup narastao na tkanini. Stoga će se rok trajanja tijekom skladištenja maski napravljenih od tkanina impregniranih bakar oksidom MedCu znatno produžiti.

Slika 5: MedCu tkanine i kontrolne tkanine inokulirane su 2×106 sporama Aspergillus niger. Nakon 24 sata inkubacije, spore plijesni su uklonjene i nanesene na petrijeve posude. Dok se plijesan oporavila iz kontrolne tkanine brzo raste, kod MedCu tkanina nije oporavak plijesni.

Svojstva filtracije maske impregnirane bakar oksidom

Na fizička svojstva maski za lice ne utječe prisutnost vanjskih slojeva maski impregniranih mikro česticama MedCu bakar oksidom. Na primjer, donja tablica pokazuje da filtracijska svojstva maski proizvedenih pomoću tkanine impregnirane MedCu  bakar oksidom nisu promijenjena, kako je utvrdio neovisni laboratorij (Test Report 721653396-10, 15/4/2020, TUV SUD China Lab).

Sigurnost tkanina impregniranih MedCu bakar oksidom

Sigurnost vanjskih slojeva od netkanog materijala, impregniranih bakar oksidom, testirana je u skladu s testovima biokompatibilnosti opisanim u tablici u nastavku. Sva ispitivanja su provedena u neovisnim laboratorijima koristeći dobre laboratorijske prakse (GLP). Svi testovi uspješno su prošli, pokazujući visoku sigurnost maski.

Netkane tkanine impregnirane MedCu bakar oksidom godinama se sigurno koriste u pelenama za odrasle [20] i antimikrobnim zavojima za rane [8] koje su odobrene od strane FDA i drugih regulatornih tijela.

Reference

1 Borkow G, Gabbay J. Copper as a biocidal tool. Curr Med Chem 2005; 12(18): 2163-75.
2 Borkow G. Using copper to fight microorganisms. Curr Chem Biol 2012; 6(2): 93-103.
3 Borkow G, Gabbay J. Putting copper into action: copper-impregnated products with potent biocidal activities. FASEB J 2004; 18(14): 1728-30.
4 Borkow G, Gabbay J. Endowing textiles with permanent potent biocidal properties by impregnating them with copper oxide. JTATM 2006; 5(1).
5 Borkow G, Sidwell RW, Smee DF et al. Neutralizing viruses in suspensions by copper oxide based filters. Antimicrob Agents Chemother 2007; 51(7): 2605-7.
6 Borkow G, Lara HH, Covington CY et al. Deactivation of HIV-1 in medium by copper oxide-containing filters. Antimicrob Agents Chemother 2008; 52: 518-25.
7 Borkow G, Zhou SS, Page T, Gabbay J. A novel anti-influenza copper oxide containing respiratory face mask. PLoS One 2010; 5(6): e11295.
8 Borkow G, Okon-Levy N, Gabbay J. Copper oxide impregnated wound dressings: biocidal and safety studies. Wounds 2010; 22: 310-6.
9 Gabbay J, Mishal J, Magen E et al. Copper oxide impregnated textiles with potent biocidal activities. Journal of Industrial Textiles 2006; 35(4): 323-35.
10 Warnes SL, Little ZR, Keevil CW. Human Coronavirus 229E Remains Infectious on Common Touch Surface Materials. mBio 2015; 6(6): e01697-15.
11 Borkow G, Covington CY, Gautam B et al. Prevention of human immunodeficiency virus breastmilk transmission with copper oxide: proof-of-concept study. Breastfeed Med 2011; 6: 165-70.
12 Doremalen N.V., Bushmaker T, Morris DH et al. Aerosol and Surface Stability of SARS-CoV-2 as Compared with SARS-CoV-1. N Engl J Med 2020; 382(16): 1564-7.
13 Behzadinasab S, Chin A, Hosseini M, Poon LLM, Ducker WA. A Surface Coating that Rapidly Inactivates SARS-CoV-2. ACS Appl Mater Interfaces 2020.
14 Phan LT, Sweeney D, Maita D et al. Respiratory viruses on personal protective equipment and bodies of healthcare workers. Infect Control Hosp Epidemiol 2019; 40(12): 1356-60.
15 Blachere FM, Lindsley WG, McMillen CM et al. Assessment of influenza virus exposure and recovery from contaminated surgical masks and N95 respirators. J Virol Methods 2018; 260: 98-106.
16 Chughtai AA, Stelzer-Braid S, Rawlinson W et al. Contamination by respiratory viruses on outer surface of medical masks used by hospital healthcare workers. BMC Infect Dis 2019; 19(1): 491.
17 Chin AWH, Chu JTS, Perera MRA et al. Stability of SARS-CoV-2 in different environmental conditions. Lancet 2020.
18 Kwok YL, Gralton J, McLaws ML. Face touching: a frequent habit that has implications for hand hygiene. Am J Infect Control 2015; 43(2): 112-4.
19 Callewaert C, De ME, Van de Wiele T, Boon N. Bacterial and odor profile of polyester and cotton clothes after a fitness session. Commun Agric Appl Biol Sci 2013; 78(1): 135-40.
20 Weinberg I, Lazary A, Jefidoff A et al. Safety of using diapers containing copper oxide in chronic care elderly patients. The Open Biology Journal 2013;6:54-59.