Действительно ли современные маски защищают от микробов?
В течение долгого времени маски для лица (кроме промышленных и театральных) использовались исключительно медицинскими и научными работниками.
Однако в этом году объем мирового рынка одноразовых масок в первом квартале 2020 года превысил 74,90 миллиарда долларов. Более того, ожидается, что с 2020 по 2027 год он будет расти со скоростью 53,0% в год!И, к лучшему или к худшему, они сейчас стали новым трендом.
Пандемия сделала необходимым ношение масок, но использовались ли маски задолго до сегодняшнего дня? И действительно ли они работают?
Краткая история масок для лица.
Самая ранняя известная запись о подобном маске предмете была найдена в 6 веке, а изображения людей с тканями, закрывающими рот, были найдены на дверях персидских гробниц.
В XII веке при династии Юань в Китае слуги, как известно, использовали шелковый платок, закрывающий носы, чтобы не чувствовать запах еды своего хозяина.
С великой чумой в 14 веке маски приняли более жуткий вид. Чумные врачи носили клювообразное снаряжение (за которое они и получили название клювовые маски), чтобы удерживать душистые вещества, такие как корица и листья мяты, для защиты от миазмов или гнили, которые загрязнили воздух.
Тем не менее, именно в 19 веке стали использовать маски для профилактики болезней.
Бактериологи 18 века Джозеф Листер в Великобритании и Луи Пастер во Франции независимо друг от друга установили, что крошечные невидимые бактерии являются причиной болезней. Основываясь на своей работе, бактериолог Карл Флюгге показал, что вдыхаемые капли переносят бактерии.
Это было дополнительно подтверждено, когда мир поразили две крупные эпидемии — маньчжурская чума 1910–11 годов и испанский грипп 1918–1919 годов.
Используемые тогда хирургические маски были сделаны из нескольких слоев хлопковой марли и удерживались металлическим каркасом. К 1930-м годам многоразовые маски были заменены одноразовыми, а к 1960-м годам они стали производиться из синтетических материалов.
Зачем нужны маски?
Когда Карл Флюгге обнаружил, что болезни передаются по воздуху, это вызвало волну возбуждения в медицинской среде. Идея «масок для предотвращения инфекций» стала популярной как в медицине, так и в массах.
Сегодня известно, что передача патогенов по воздуху может происходить двумя способами. Это может произойти либо за счет образования крупных капель, которые могут осесть на поверхности, либо через аэрозоли (образованные при смешивании мельчайших твердых и жидких частиц), которые выбрасываются во время кашля.
Недавнее исследование показало, что средняя скорость, с которой аэрозоли попадали в воздух при чихании или кашле, составляла более 15 м/с или 54 км/ч, что сравнимо с едущим автомобилем.
Ученые обнаружили, что при кашле воздушные капли рассеиваются на 22-27% быстрее, чем при разговоре, и скорость кашля была выше, когда испытуемый был выше ростом. Чем меньше размер частиц, тем дольше они будут оставаться в воздухе.
Таким образом, простой кашель может распространять инфекцию на большое расстояние. А поскольку микробы невидимы, невозможно угадать, где они могут находиться.
Действительно ли современные маски защищают от микробов?
Размер известной самой большой бактерии (обнаруженной на глубоком континентальном шельфе) составляет 100–300 микрон, но размер обычной бактерии составляет около 5 микрон, а размер самого большого вируса — всего 0,39 микрона.
С другой стороны, размер пор в стандартной хлопковой маске составляет около 80 микрон. С другой стороны, хирургические маски изготовлены из синтетического волокна, которое может делать поры размером менее микрона. Для сравнения, прядь волос имеет толщину 50 мкм.
Если поры такие большие, особенно в хлопковой маске, бактерии и вирусы все равно будут проникать довольно легко сквозь них. Как тогда вообще маски работают?
Здесь суть в том, что эффективность фильтрации маски зависит не только от размера пор. Эффективная фильтрация осуществляется при добавлении в маску нескольких слоев. Чем больше будет слоев, тем выше будет фильтрация.
В микроскопическом масштабе на частицы воздействуют молекулы, в которые они погружены. В случае вируса или бактерий, погруженных в воздух, молекулы газа, частицы пыли и другие частицы, окружающие патоген, будут случайно сталкиваться с ним.
Более мелкие частицы испытывают большую силу, поскольку они легче и имеют беспорядочное движение. Это называется броуновским движением. Все микроскопические молекулы демонстрируют такое случайное движение из-за случайного удара молекул газа.
Когда воздух проходит через волокна маски, он занимает пространство, в результате чего волокна расширяются и приобретают круглую форму. Это создает микрокарман в структуре волокна. При поступлении воздуха и броуновском движении, которое беспорядочно толкает микробы, шансы их попасть в ловушку волокна выше.
Еще один тип масок для медицинских работников, — это маски N95. N в N95 значит «без масла» и означает, что для того, чтобы маска работала эффективно, она должна подвергаться воздействию только аэрозоля, не содержащего масла. 95 означает эффективность фильтрации 95%.
Эти маски фильтруют частицы размером до 0,3 мкм! Материал этой маски немного отличается от хирургической. Это электростатическое нетканое полипропиленовое волокно.
Такое волокно электростатически заряжается в результате процесса, называемого электроспиннингом, который подобен эффекту, подобному тому, как вы собираете листы бумаги с помощью гребешка после того, как проведете им по волосам.
В каждом из этих случаев одна среда, в данном случае волокна маски, получает отрицательный заряд и притягивает положительно заряженные частицы, микробы. В сочетании с броуновским движением, которое испытывает частица, мы получаем лучшую фильтрацию.