Qualitätssicherung von textilen Gesichtsmasken Wie weit kommt das Virus in der Maske?

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Wo es im UV-Licht leuchtet, da sind die Viren: Ein neues Verfahren macht sichtbar, in welcher Stoffschicht einer Gesichtsmaske Erreger hängenbleiben und abgetötet werden. Empa-Forscher nutzen dazu einen roten Fluoreszenzfarbstoff und ungefährliche Testviren.

Eine Apparatur im Labor von Empa-Forscher Peter Wick jagt mittels Hochdruck eine rotgefärbte künstliche Speichelflüssigkeit durch eine aufgespannte Maske. In dem synthetischen Speichel sind kleine Testpartikel eingebracht, die nun – hoffentlich – in den Schichten der Maske hängen geblieben sind. So simulieren Wick und sein Team vom „Particles-Biology Interactions“ Labor in St. Gallen den Vorgang einer Tröpfcheninfektion. Das an der Empa etablierte Verfahren wird derzeit von zertifizierten Testzentren eingesetzt, um die Qualitätssicherung von textilen Gesichtsmasken zu gewährleisten. Denn eine sichere Maske muss anspruchsvollen Anforderungen gerecht werden: Sie muss Keime abhalten, spritzenden Speicheltropfen standhalten und gleichzeitig die Atemluft passieren lassen.

Nun gehen die Empa-Forscher einen Schritt weiter: „Aufnahmen mittels Transmissionselektronenmikroskop lassen erkennen, dass einigen wenigen Viruspartikeln der Weg bis in die innerste Maskenschicht nah am Gesicht gelingt“, sagt Empa-Forscher Wick. „Ob diese Viren aber noch infektiös sind, verraten die Bilder nicht immer.“ Deshalb wollen die Wissenschaftler als nächstes herausfinden, an welcher Stelle ein Virus bei einer Tröpfcheninfektion an einer mehrschichtigen Maske scheitert, und welche Maskenbestandteile effizienter sein müssten. „Hierzu werden neue Analyseverfahren benötigt, um die Schutzfunktion neu entwickelter Technologien wie virusabtötende Beschichtungen genau verstehen zu können“, erläutert René Rossi aus Wicks Laborteam.

Denn genau dies ist eines der Ziele des „Remask“-Projekts, bei dem Forschung, Industrie und Gesundheitswesen mit der Empa im Kampf gegen die Pandemie zusammenspannen, um neue Konzepte für bessere, komfortablere und nachhaltigere Gesichtsmasken zu entwickeln.

Sterbende Schönheiten im Fluoreszenzlicht

Das neue Verfahren baut auf den Farbstoff Rhodamin R18, der farbiges Licht abstrahlt. Zum Einsatz kommen ungefährliche, inaktivierte Testviren, die an R18 gekoppelt werden und so zu sterbenden Schönheiten werden: Sie leuchten farbig auf, sobald sie beschädigt sind. „Die Fluoreszenz zeigt zuverlässig, schnell und kostengünstig an, wenn Viren abgetötet wurden“, sagt Wick.

Modell zur Wirksamkeit von Corona-Masken

FFP2 oder chirurgische Maske – was stoppt die Pandemie?

Anhand der Intensität, mit der eine Maskenschicht leuchtet, stellte das Team fest, dass bei Stoff- und Hygienemasken die meisten Viren in der mittleren Schicht zwischen Innen- und Außenlage der Maske scheitern. Bei FFP2-Masken leuchtete die dritte von sechs Lagen am stärksten – auch hier fängt die zentral gelegene Schicht besonders viele Viren ab. Diese Erkenntnisse lassen sich nun zur Optimierung von Gesichtsmasken einsetzen.

Schnellere Testverfahren

Darüber hinaus kann das neue Verfahren die Entwicklung von virusabtötenden Oberflächen beschleunigen. „Oberflächen mit antiviralen Eigenschaften müssen gewissen ISO-Normen entsprechen, was aufwendige Standardtests mit sich bringt“, erläutert Wick. Das Fluoreszenz-Verfahren der Empa-Forscher könne hingegen als Ergänzung zu den aktuell gültigen Normen einfacher, schneller und kostengünstiger ermitteln, ob eine neuartige Beschichtung Viren zuverlässig abtöten könne.

Dies wäre sowohl für glatte Oberflächen etwa auf Arbeitsplatten oder Handgriffen interessant, als auch für Beschichtungen auf Textilien mit einer porösen Oberfläche wie Masken oder Filtersystemen. Und mit dem neuen Verfahren könne diese Erkenntnis bereits sehr früh in den Entwicklungsprozess von technischen und medizinischen Anwendungen integriert werden. Damit, sagt Wick, werde die Einführung neuer Produkte beschleunigt, da lediglich erfolgversprechende Kandidaten die aufwendigen und teuren Normtests durchlaufen müssen.

Originalpublikation: Furer, L.A., Clement, P., Herwig, G. et al. A novel inactivated virus system (InViS) for a fast and inexpensive assessment of viral disintegration. Sci Rep 12, 11583 (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-15471-5

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