Ničí patogeny a nepustí kapénky. Podílíme se na vývoji nového typu roušky

Roušky začali testovat také liberečtí záchranáři. Zkouší je i Jakub Reček z naší fakulty zdravotnických studií.

Naše univerzita se podílí na vývoji zcela nového typu roušek, které nepropustí aerosolové kapénky a zároveň aktivně ničí bakterie a viry. Třetí ochranu tvoří ještě vkládaný nanofiltr. Roušky už testují zdravotníci nebo záchranáři.

Komerční výzkum vysoce účinné antibakteriální roušky zadala naší univerzitě firma DORN System. Univerzita díky speciálnímu vybavení a odborníkům nejrůznějších odvětví testuje funkčnost a zlepšuje parametry. Na vývoji se podílí několik pracovišť naší univerzity. „Pracujeme už na několikátém prototypu roušky a vlastnosti se neustále zlepšují. Vývoj je velmi slibný. Chceme, aby nová rouška měla co nejvíc přidaných hodnot a aby byla vysoce funkční. Hodláme ji certifikovat. Předpokládáme i nějaký výstup ve formě patentu. Finále vidím tak za tři, čtyři měsíce,“ uvedla za firmu DORN System Šárka Mejcharová.

Teflon nevpustí kapénky s viry

Kapka vody, která nese bakterie nebo viry, neulpí díky hydrofobní úpravě na bázi fluoroakrylového polymeru Teflon na povrchu roušky. Vnější látka obsahuje také antibakteriální vrstvu ve formě pyrithion zinku. Ta je i z vnitřní strany roušky. Tato povrchová modifikace bavlny dokáže ničit patogeny.

„V plazmové komoře testujeme ještě oxid měďnatý, který má rovněž antibakteriální vlastnosti. Pomocí magnetronového naprašování jej nanášíme na povrch bavlny. Antibakteriální vrstva roušky bakterie ničí. Ještě budeme zadávat antivirové testy. V plánu máme i další variantu s nanočásticemi koloidního stříbra,“ řekl profesor Petr Louda, vedoucí Katedry materiálů Fakulty strojní TUL (FS).

Laboratoř FS využívá při výzkumu také skenovací elektronový mikroskop. Zařízení v hodnotě dvaceti milionů korun má rozlišovací schopnost v jednotkách nanometru. „Pomocí skenovacího elektronového mikroskopu s možností lokální chemické mikroanalýzy sledujeme, zda a v jaké formě je antibakteriální účinná látka přítomna na povrchu materiálu. Také hodnotíme, jak reaguje na údržbu, jako je praní, sterilizace, žehlení,“ uvedl profesor Louda.

Profesor Petr Louda testuje vyvíjenou roušku na vlastní kůži.

Pavel Kejzlar ovládá skenovací elektronový mikroskop.

Nanovlákenný filtr zvětšený skenovacím elektronovým mikroskopem.

Vzorky tkaniny z roušky vloží Pavel Kejzlar za chvíli do mikroskopu.

Vnější zelená i vnitřní bílá vrstva roušky už úspěšně prošly testy proti dvěma bakteriálním kmenům. Viz obrázek v galerii. „Na snímku jsou vidět rovnoběžné čáry s různými koncentracemi bakteriálních kolonií a jejich interakce s antibakteriální látkou. Kolem látky bakteriální kmeny nerostou. Antibakteriální agens navázaný na povrchu bavlny jim to nedovolí. Zahubí je,“ uvedl Pavel Kejzlar z laboratoře mikroskopie, která spadá pod Ústav pro nanomateriály, pokročilé technolgie a inovace TUL (CxI).

Patogeny má zabíjet i UV záření

Vědci také pracují na tom, aby měla rouška samočisticí schopnosti. Její povrch by měl být fotokatalyticky aktivní. Organické molekuly, tedy i bakterie a viry, zachycené na povrchu látky, by se tak rozkládaly pomocí UV záření na denním světle.

Jeden z testů dokumentuje snímek v galerii. Vědci na něm kontrolují, zda se jim podařilo modifikovat povrch vláken a nanést na bavlněnou tkaninu příslušné nanočástice. „Přidávali jsme i další podpůrné bakteriocidní látky. Na textilii jsou přítomny v různých oxidačních stavech. Ke zjištění, jestli vše funguje, jak má, musíme udělat ještě celou řadu testů antibakteriální a fotokatalytické aktivity,“ doplnil doktor Kejzlar.

Třetí stupeň ochrany představuje kapsa bavlněné roušky, do níž lze vložit nanofiltr. Netkaná textilie má póry menší než 100 nanometrů. Částice velikosti viru jimi tedy neprojdou a zachytí se ve filtru.

Nanočástice pyrithion zinku fixované na povrch bavlněného vlákna.

Skenovací elektronový mikroskop má rozlišovací schopnost v jednotkách nanometru.

Snímek bavlněného vlákna po plazmovém nanesení oxidu měďnatého. Má antibakteriální vlastnosti.

Hodnocení antibakteriální účinnosti pomocí AATCC 147 Paralell Streak Method. V prvních dvou řadách jsou textilie s antibakteriální úpravou. Jsou vidět místa, kde kolonie bakterií nerostou. Ve třetí řadě je textilie bez úprav.

Vložený nanofiltr by neměl negativně ovlivňovat prodyšnost roušky. „Pokud by byla tlaková ztráta 100 až 120 Pascalů, rouška by nešla 'prodýchat'. Tahle rouška má samotná hodnotu 10 Pascalů, s nanofiltrem přibližně 60 Pascalů. S nanovložkou se sice o něco hůř dýchá, pořád je to ale dobré. Filtr se ale musí pravidelně měnit,“ přiblížil Petr Louda.

Na vývoji ochranného prostředku se podílí také Fakulta zdravotnických studií TUL (FZS). V ostrém provozu roušku testují zdravotníci pracující na fakultě. Díky záchranáři Jakubu Rečkovi, jenž vyučuje i na FZS, dostali roušky i členové Zdravotnické záchranné služby Libereckého kraje ve Frýdlantě i v Liberci.
„Byli bychom rádi, aby se brzy rouška dostávala ve větších počtech právě mezi zdravotníky, kteří jsou v největším ohrožení. Zpracovali jsme dotazník, v němž zdravotníci hodnotí vlastnosti roušky. Tento výstup pomůže vylepšit parametry roušky,“ uvedl Aleš Richter, proděkan FZS a dodal: „Roušku už testují například stomatochirurgové v Praze nebo lékaři Nemocnice Motol a dalších zdravotnických zařízení,“ zmínil profesor Richter. Jeden z prototypů roušky mimo jiné nosí i náměstek ministra zdravotnictví a epidemiolog Roman Prymula.

Už teď čekají firmy v pořadníku

Vědci také řeší další důležitou věc. Totiž, aby při sterilizaci u roušky nedocházelo k degradaci antibakteriálních a hydrofobních vlastností. Problematiku vhodné sterilizace nyní vědecký tým konzultuje s doktory Leošem Navrátilem, Janem Břízou a Emilem Pavlíkem z Katedry zdravotnických oborů a ochrany obyvatelestva Fakulty biomedicínského inženýrství ČVUT v Praze.

Zájem soukromých firem o tento typ roušek je značný už nyní, kdy ještě vývoj není u konce. „Roušky se zatím standardně koupit nedají. My jen zajišťujeme výrobu menšího množství roušek na testování. Velké nadnárodní firmy si už ale u nás zarezervovaly výrobu v řádu milionů kusů. Velký zájem čekáme i v Polsku a na Slovensku. Na výrobě spolupracuje konsorcium firem právě těchto tří států,“ doplnila za DORN System Šárka Mejcharová.

Adam Pluhař