Corona-Maske desinfiziert sich auf Knopfdruck selbst

Beim Prototypen einer aus elektrochemischen Textilien bestehenden, sich selbst desinfizierenden Corona-Maske werden die Viren auf Knopfdruck inaktiviert.

Forschende der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften ZHAW entwickeln gemeinsam mit der Schweizer Firma Osmotex AG eine selbstdesinfizierende Maske, die mit einer antiviralen Wirkung von über 99 % Viren auf Knopfdruck inaktiviert.

Schutzmasken sind aufgrund der Corona-Pandemie derzeit aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Die Schutzwirkung basiert bei den heutigen Modellen auf der Filterung der Aerosole oder zusätzlich auf der passiven Inaktivierung der Viren mittels geladener Oberflächen, zum Beispiel durch Silberkationen. Damit die Masken zuverlässig schützen, müssen sie richtig getragen und rechtzeitig ersetzt oder fachgerecht gewaschen werden.

Eine Schutzmaske, die sich jederzeit auf Knopfdruck sterilisieren lässt, hätte entscheidende Vorteile. Hier setzten die ZHAW und die Firma Osmotex aus Thalwil an: Mit einer neuartigen elektrochemischen Technologie können Viren und andere Krankheitserreger nicht nur passiv, sondern zusätzlich auch aktiv unschädlich gemacht werden.

Aktuell wird ein Prototyp dieser Maske von drei Forschungsgruppen des ZHAW-Instituts für Chemie und Biotechnologie in Wädenswil optimiert. Die Forschenden konnten nachweisen, dass die neuartige Maske sicher und gesundheitlich unbedenklich ist. Spätestens im Frühling 2021 soll die neuartige Maske marktreif sein.

Laut Osmotex-Cheftechnologe Trond Heldal sind die bisherigen Resultate vielversprechend. „Unsere Sterilizer Mask wäre die erste Maske weltweit, die sich elektrochemisch sterilisieren lässt – und zwar rasch und zuverlässig. Das entsprechende Verfahren haben wir bereits patentieren lassen“, erklärt Heldal. „Dank dem wissenschaftlichen Knowhow der ZHAW konnten wir die Maske optimieren und innerhalb kurzer Zeit zur Marktreife bringen“, so Herdal weiter.

Das gemeinsam von ZHAW-Chemiker Chahan Yeretzian und Osmotex initiierte Projekt wird von der Förderagentur des Schweizer Bundes Innosuisse mit 902.000 CHF unterstützt und verfügt über ein Budget von 1,7 Mio. CHF. Während sich Chahan Yeretzians Team der Sicherheit der Maske widmet, ist das Team von ZHAW-Mikrobiologe Martin Sievers für die Effizienz und jenes von ZHAW-Chemiker Christian Adlhart für das Material zuständig.

„Nachdem wir die Wirksamkeit der elektrochemischen Technologie mit einer Studie im Sommer 2020 dokumentiert haben, arbeiten wir nun daran, diese Technologie für sterile Schutzmasken zu optimieren und alltagstauglich zu machen“, so Yeretzian.

Die neuartige Maske besteht aus einem mehrlagigen Spezialstoff mit einem integrierten Vlies aus hauchdünnen Polymerfasern sowie Elektroden und einer Spannungsquelle. Zwischen zwei leitenden Schichten liegt eine isolierende Membran. Dank einer integrierten und über einen USB-Anschluss aufladbaren Batterie wird auf Knopfdruck eine elektrische Spannung von wenigen Volt angelegt. Diese erzeugt reaktive Sauerstoffmoleküle, die Viren und auch Bakterien zuverlässig inaktivieren.

Auf diese Weise lässt sich die Oberfläche der Maske in wenigen Minuten – und sogar während des Tragens – sterilisieren. Wie die Forschenden betonen, sind die angelegte Spannung und die erzeugten reaktiven Sauerstoffmoleküle dabei minimal und für Menschen absolut unbedenklich.

Welche reaktiven Sauerstoffmoleküle produziert werden und wie effizient diese die Krankheitserreger inaktivieren, hängt von der eingesetzten Spannung und von den verwendeten Materialien ab. Im Labor suchen die ZHAW-Forschenden aktuell nach der optimalen Mischung.

„Je nach Spannung und Aufbau des Textils erreichen wir eine Vireninaktivierung von über 99 Prozent, und zwar unter weit höheren Anforderungen und in kürzerer Zeit als für antivirale Textilien empfohlen“, so ZHAW-Projektleiter Sebastian Opitz. Die Sterilisierungseffizienz könnte also je nach Einsatzbereich spezifisch angepasst werden.

Das große Potenzial des elektrochemischen Verfahrens von Osmotex zeigte sich schon früher bei der Entwicklung von „intelligenten“ Sporttextilien, die den Schweiß aktiv nach außen transportieren. Im Rahmen des Innosuisse-Projekts wollen Osmotex und die ZHAW-Forschenden diese Technologie deshalb auch auf weitere Anwendungen ausdehnen, so etwa auf Sitzbezüge und andere Textilien im öffentlichen Bereich.

Die Liste der potenziellen Anwendungsbereiche ist lang: Spitäler, Rettungsteams, Hotels, öffentliche Verkehrsmittel, Büros oder Arbeitsplätze. So könnten teure sowie potenziell gefährliche chemische Stoffe oder UV-Systeme ersetzt werden. „Die elektrochemische Sterilisation könnte sogar eine Antwort auf die wachsende Problematik multiresistenter Krankenhauskeime sein“, sagt Chahan Yeretzian. Denkbar sind aber auch ganz alltägliche Anwendungen. Beispielsweise könnte eine Handtasche der einfachen Sterilisierung von Gegenständen wie Schlüssel, Handy oder Münzen dienen.

Weitere Informationen hat die ZHAW auf der Internetseite der Hochschule zusammengefasst.

gk