ЗДОРОВЬЕ и ИНТЕЛЛЕКТ
ЗДОРОВЬЕ и ИНТЕЛЛЕКТ
Наука, общество, медицина, здоровье, долголетие, лекарства и бады = блогинг и новости
Read 3 minutes

Микроскопические изображения раскрывают науку и красоту материала масок для лица

Чтобы узнать, насколько эффективны маски для замедления распространения COVID-19, полезно изучить их поближе.

Image for post
Волокна, выступающие из ткани хлопчатобумажной фланели (изображены на этом микроскопическом поперечном сечении), делают ткань мягкой на ощупь и делают её более эффективной.

Изучение тканей при очень большом увеличении помогает определить, насколько одни маски отфильтровывают частицы лучше, чем другие. А крупные планы раскрывают невидимую красоту обыденных предметов, которые теперь стали неотъемлемой частью жизни во всем мире.

По мере того, как учёные продолжают показывать, насколько эффективны маски для замедления распространения нового коронавируса, особенно когда они хорошо сидят и правильно носятся, некоторые использовали микроскопические подходы (SN: 2/12/21).

"В микромасштабных текстурах заложены ключи к разгадке того, почему материалы обладают различными свойствами," – говорит Эдвард Вичензи, специалист по микроанализу из Смитсоновского института охраны природы в Суитленде, штат Мэриленд. "Объяснение этих экспериментальных данных оказывается увлекательной работой".

Перед пандемией Виченци проводил дни, наблюдая под микроскопом метеориты, камни и другие музейные экспонаты. Но в марте 2020 года, когда пандемия COVID-19 прогрессировала, он и его коллеги из Национального института стандартов и технологий в Гейтерсбурге, штат Мэриленд, почувствовали сильное желание внести свой вклад в борьбу с вирусом – они начали изучать материалы, которые используют для изготовления масок.

Image for post
В маске N95 (видно в окрашенном попереченом сечении) тонкий наружный слой (верхний) и толстый внутренний слой (нижний) сэндвичируют фильтрующий слой (фиолетовый), который улавливает мельчайшие частицы. Многослойное сочетание из пластика расплавляется и выдувается в полотно, что позволяет N95 фильтровать частицы лучше, чем тканевым маскам, даже хлопчатобумажным.
Image for post
Хлопковая фланель: сеть хлопчатобумажных волокон "парит" над тканной поверхностью при таком взгляде на ткань. Такое хаотичное расположение даёт фланелевым волокнам хлопка дополнительные возможности для захвата частиц по мере их прохождения через ткань.
Image for post
Шерстяная фланель: Эти волокна, видимые в поперечном сечении, похожи на ураганный вихрь. Шерстяная фланель может также образовывать волокнистые полотна, которые блокируют частицы, но эти полотна не так эффективны, как в 100-процентном хлопке, обнаружили исследователи.
Image for post
Вискоза: Подобно узорам, наблюдаемым на макаронах ригатони, бороздки проходят по всей длине волокон вискозы. В отличие от хлопчатобумажных фланелей, вискоза не имеет видимых паутинных структур, образованных из приподнятых волокон, что облегчает перемещение частиц с одной стороны синтетической ткани на другую.
Image for post
Сочетание полиэстер-хлопок: растрёпанные натуральные хлопковые волокна (бледные) контрастируют с почти идентичными полиэфирными волокнами (синим) в этом искусственно окрашенном изображении. Полиэфирные волокна высокоорганизованы, в основном прямые и гладкие, что делает их менее эффективными, чем только хлопковые волокна, при улавливании наноразмерных частиц.

Используя сканирующий электронный микроскоп, Вичензи и его коллеги исследовали десятки материалов, в том числе кофейные фильтры, наволочки, хирургические маски и маски N95. В 2020 году команда обнаружила, что респираторные маски N95 являются наиболее эффективными для защиты от аэрозолей, подобных тем, в которых путешествует SARS-CoV-2, вирус, вызывающий COVID-19. И исследователи сообщили, что синтетические ткани, такие как шифон или вискоза, не улавливают столько частиц, сколько плотно сплетенные хлопковые фланели.

Микроскопические текстуры могут объяснить способность каждой ткани фильтровать аэрозоли. По словам Виченци, случайная природа хлопковых волокон с их морщинистой текстурой и сложной формой, такой как перекручивание, изгибы и складки, вероятно, позволяет хлопку улавливать больше наноразмерных частиц, чем другие ткани.

Напротив, полиэфирные ткани представляют собой хорошо организованные, в основном прямые и гладкие волокна, что делает их менее эффективными в качестве масок для лица.

Хлопковые фланели также обеспечивают дополнительную защиту, впитывая выдыхаемую влагу, сообщают 8 марта Вичензи и его коллеги в ACS Applied Nano Materials.

"Поскольку хлопок любит воду, он разбухает во влажной среде, и из-за этого частицам труднее проходить сквозь маску," – говорит Вичензи. С другой стороны, маски из полиэстера и нейлона "отталкивают воду, поэтому дополнительных преимуществ нет".

В своей работе Вичензи исследовал невидимый мир материалов – некоторые ткани напоминают ему пищу, например, волокна искусственного шёлка, напоминающие текстуру макаронных изделий ригатони. Другие, например шерсть, напоминают ему атмосферные узоры, такие как водоворот урагана.

Висензи планирует продолжать наблюдать за масками для лица под увеличением и он надеется, что его исследование поможет людям решить, как лучше всего защитить себя и других во время пандемии COVID-19. «Приятно использовать эффективный материал для маски, если это возможно, – говорит он. «Тем не менее, ношение любой маски по сравнению с её отсутствием имеет самое большое значение в замедлении распространения патогенов».

источник https://www.sciencenews.org/article/covid-coronavirus-face-masks-microscopic-images

редактура и адаптация Дмитрий Бобров

4 views
Add
More
ЗДОРОВЬЕ и ИНТЕЛЛЕКТ
Наука, общество, медицина, здоровье, долголетие, лекарства и бады = блогинг и новости
Follow