Cod proiect: PN-III-P2-2.1-SOL-2020-2-0208

Nr. contractului: 20Sol

Titlul proiectului: SOL-2020-2 4. Dezvoltarea de soluții inovative pentru protecția personalului (expus profesional) și a populației împotriva contaminării cu virusul SARS-CoV-2

Acronimul proiectului: TU-OM

Proiectul este realizat de un consortiu larg format din 3 unitati de cercetare ( UMF Carol Davila, Universitatea Politehnica Bucuresti,  UM 02433 Bucuresti ) un spital universitar (SUUB)  si o unitate economica de productie (STIMPEX SA)  si ofera solutii referitoare la urmatoarele obiective generale:

1. Reducerea riscului de contaminare cu virusul SARS-CoV2 a personalului expus profesional (medici) si a populatiei.
2. Asigurarea unui nivel corespunzator de protectie pentru personalul expus profesional si pentru populatie in contextul pandemiei de COVID-19

Proiectul își propune atât validarea funcționala a complexului de echipamente de protecție obținut cât şi omologarea unei tehnologii de obținere a acestuia şi a unei instalații modulare ce va putea fi utilizata în orice spital din Romania. Materialele textile impregnate cu NPOM (nanoparticule de oxizi metalici) vor contribui la rezolvarea următoarelor probleme identificate şi prezentate în continuare :

• Protecția microbiologică şi antivirală a personalului medical şi / sau civil;
• Diminuarea infecțiilor nosocomiale;
• Reluarea în condiții de siguranță sporită a activităților economice.

-        obiective  măsurabile;

• Stabilirea soluției concept şi a arhitecturii complexului de echipamente de protecție
• Validarea funcționala a complexului de echipamente de protecție antiviral obținut din materiale textile impregnate cu NPOM;
• Omologarea tehnologiei de impregnare a materialului textil cu NPOM şi a instalației aferente

Beneficiarii direcți ai echipamentelor de protecție confecționate din materiale textile antivirale, antimicrobiene şi antifungice sunt: personalul medical (mai puțin cei din secțiile ATI unde gradul de protecție este mai ridicat) pacienții internați în spitale, cât şi persoanele ce prestează activități productive şi sunt expuși la posibilitatea de a fi infectați (muncitori, funcționari publici, etc.).

Rezultate obținute

 Au fost realizate studii de impregnare a țesăturilor de bumbac sau a echipamentelor medicale din țesătură de bumbac.

• Au fost folosite diferite rețete de impregnare ce au permis obținerea “in situ” a nanoparticulelor de oxizi de cupru și de zinc pentru impregnarea țesăturilor de bumbac, în diferite concentrații și rapoarte
• S-a evidențiat impregnarea țesăturilor cu nanoparticule prin analiza chimică și microscopie electronică de baleiaj

• Stabilitatea impregnării nanoparticulelor a fost confirmată prin analiza chimica și analiza prin microscopie electronica de baleiaj a țesăturilor după 1, 3 sau 5 spălări. S-a dovedit o stabilitate suficient de bună și se prevede ca și după 10 spălări o cantitate de aproximativ 40-50 % din cantitatea impregnata inițial va fi în continuare fixată pe țesătură. Spălările efectuate implică un detergent cu pH neutru, timp de 30-50 minute la temperatura de 30-40 grade C.
• Analiza prin microscopie electronica de baleiaj a evidențiat uniformitatea impregnării nanoparticulelor de oxizi pe fibra de bumbac, aceasta uniformitate este foarte buna in cazul impregnării de oxid de cupru sau de oxid de cupru in amestec cu oxid de zinc in raport 1:1. Impregnările de oxid de zinc nu sunt foarte uniforme, din acest motiv s-a introdus si rețeta de oxid de cupru împreună cu oxid de zinc in raport 1:9 care să substituie impregnarea de oxid de zinc.
• Au fost efectuate și analize de microscopie optica pentru evidențierea schimbărilor in structura materialului în timpul impregnării sau după ciclurile de spălare, nefiind constată apariția unor modificări importante in structura materialului.

Materialele de bumbac impregnate au fost supuse testelor de activitate biocidă:

• Teste de activitate antimicrobiană au fost realizate pe suspensii de nanoparticule și pe materiale impregnate, au fost efectuate teste pentru următoarele bacterii: Staphylococcus aureus, Escherichia coli si Pseudomonas aeruginosa. Rezultatele au indicat faptul că unele dintre suspensiile testate își păstrează eficacitatea și la alte concentrații decât cea inițială, ceea ce ar putea sugera că țesăturile impregnate cu aceste suspensii pot să își păstreze proprietățile după mai multe spălări. Acest aspect a fost demonstrat prin testările ulterioare ale activității antimicrobiene pe materialele textile impregnate.
• Testele de activitate antifungică, pe materialele textile impregnate au fost realizate pe două tulpini: Candida albicans și Candida glabrata izolate din prelevate biologice.
• Oxidul de zinc singur, nu are activitate antifungica împotriva C albicansși împotriva C glabrata;
• Oxidul de cupru are o activitatea antifungică semnificativă împotriva ambelor ciuperci, aceasta activitate scade ușor odată cu numărul de spălări
• Oxidul de cupru în amestec cu oxidul de zinc (concentrația de oxid de cupru în acest caz este jumătate față de proba impregnată doar cu oxid de cupru) are activitatea antifungică ceva mai scăzută per total, mai bună împotriva albicans și mai scazută împotriva C. glabrata. Activitatea scade destul de mult odata cu ciclurile de spalare: MI > M1 > M3 > M5

Evaluarea toxicității oxidului de cupru si a celui de zinc a implicat celule de tip HeLa si Hep:

• Nanoparticulele de oxizi metalici, in suspensie au efect toxic asupra celulelor HeLa, IC50 a fost stabilit la : 1.89 µg/mL pentru oxid de cupru, iar pentru ZnO la 32.64 µg/mL;
• Au fost efectuate teste folosind materialele impregnate diferite (fiind variată atât compoziția cât și concentrația de oxizi metalici), toxicitatea materialelor impregnate se poate regla prin compoziția cu care au fost impregnate, materialele impregnate cu CuO si ZnO in raport 1:9 au o toxicitate rezonabilă
  • A fost studiat efectul nanoparticulelor de oxizi metalici asupra ciclului de viață celular.

Testarea activității antivirale a materialelor textile impregnate cu NPOM:

• A fost studiate efectele asupra viabilității celulare induse de punerea in contact a unor materiale textile încărcate cu nanoparticule de oxizi de zinc si de cupru, pentru eșantioane de 4 mm, viabilitatea a fost de aprox 60% ZnO, 10% CuO si amestec ZnO:CuO (1:1) și 50% la amestecul ZnO:CuO (9:1)
• Materialele impregnate cu NPs testate prezintă efect virucid slab-mediu la concentrațiile non-toxice sau slab toxice testate, reducând încărcarea virală cu 1-3 log (herpesuri), 1 log (rujeola) sau reducând titrul viral (metoda end-point) cu 1-2 log (Polivirus, ECHO).
• Creșterea concentrației NPs pentru a permite menținerea protecției împotriva virusurilor după spălarea repetată a materialelor impregnate, impune realizarea unor studii mai ample privind toxicitatea NPs de oxizi metalici și rata de eliberarea a acestora în condiții standard de utilizare pentru evaluarea riscurilor pentru pielea utilizatorului și cât și posibilitatea unei eventuale inhalări.

Teste privind biocompatibilitatea

• A fost studiat efectul in vivo a materialelor impregnate, macroscopic, s-a observat închiderea rănii în cazul materialului de bumbac martor și a celui impregnat cu ZnO, spre deosebire de materialul impregnat cu CuO sau materialul incarcat cu CuO:ZnO (1:1).
  • Sunt necesare investigații suplimentare referitoare la efectul dermatologic: diluții de amestec de nanoparticule cu aplicare dermatologică, 3 aplicații cutanate timp de 3 zile și apoi recoltare de țesut.

Au fost propuse seturi de materiale impregnate pentru obținerea de măști.

Pentru aceste materiale au fost determinate caracteristicile critice pentru măștile de tip medical (Conform standard SR EN 14683 – măști medicinale): eficiența de filtrare bacteriană și respirabilitatea precum și caracteristicile măștilor de protecție contra prafului conform standardului SR EN 149: penetrația și rezistența respiratorie;

• Atunci când se folosesc doar materiale textile impregnate nu se îndeplinesc cerințele de calitate pentru măștile medicinale (conform standard SR EN 14683) sau de măștile contra prafului (conform standard SR EN 149).
• Atunci când se utilizează un material compozit care conține și un filtru de polipropilena nețesută în combinație cu materialul de bumbac impregnat se obțin caracteristicile pentru măști populație (CWA 17553:2020) sau măști medicinale cu grad de protecție ridicat (SR EN 14683).
• Seria 0 de masti a fost produsa si testata la un laborator acreditat Renar: Centrul de Cercetari Stiintifice pentru Aparare CBRN si Ecologie care a confirmat ca mastile realizate indeplinesc cerintele de masti pentru populatie sau de masti medicinale cu eficienta inalta de filtrare bacteriana.

A fost realizată și omologata o instalație de impregnare prin tehnologizarea unui dispozitiv de spălat textile de tip Daewoo DWC ED1213, a fost realizata folosind un controller logic programabil industrial

• Calculatorul extern poate comanda instalația de impregnare cu ajutorul unui program de lucru ce poate fi configurat în foarte multe feluri funcție de tipul de impregnare și de tipul și cantitatea de material impregnat
• Instalația modulara poate fi instalata ușor (are nevoie de apă curentă, scurgere la canal , de o sursa de energie electrica de 220 V și 10A și de ventilație naturală)
• Operarea poate fi complet automatizată

Pe instalația de impregnare s-a realizat și omologat o tehnologie de impregnare ce permite obținerea materialului de bumbac impregnat de tip metraj (ce poate fi folosit în confecționarea măștilor) sau pentru impregnarea echipamentului medical confecționat (bonete, halate obișnuite sau halate chirurgicale).

• Tehnologia de impregnare este simplă și poate fi realizată într-o singura instalație
• Costurile cu consumabilele sunt scăzute (5 la 15 lei /kg material impregnate)
• Se poate impregna orice echipament, gata confecționat daca este din bumbac (echipament medical sau echipament de protecție civil: salopete, halate, combinezoane, mănuși, etc).
• Materialele impregnate au activitate biocidă stabila pe cel puțin 5 cicluri de spălare

ALTE IMAGINI

Halat medical alb – poate capătă o ușoară culoare la impregnare.

După spălări multiple, culoarea este un indicator al activității antimicrobiene si antivirale

Halat medical verde si halat chirurgical verde

Mască 3 straturi: 1 – bumbac neimpregnat interior; material filtrant polipropilenă nețesută (mijloc) și bumbac impregnat exterior