hypO2-MASK

Può l'uso della mascherina, a riposo e durante l'attività fisica, a livello del mare e in alta quota, causare problemi di salute? Sviluppo di una mascherina con maggiore traspirabilità e una provata funzione di filtraggio microbico.

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hypO2-MASK

Durante la pandemia da COVID-19, l'organizzazione mondiale della sanità (OMS) e vari governi nazionali hanno raccomandato di indossare maschere facciali in pubblico e nei luoghi di lavoro. Anche se utile per prevenire la diffusione del COVID-19, l'uso della maschera può in alcuni casi avere conseguenze negative. Per esempio, il personale infermieristico che indossava una maschera durante un turno di 12 ore ha avuto un aumento della pressione parziale arteriosa di anidride carbonica (PaCO2). Altri hanno riferito che l'uso della maschera non solo induce un aumento della PaCO2, ma anche ipossiemia, soprattutto durante esercizio fisico. Quest’ultima è di particolare importanza per le persone che vivono o lavorano in altitudine. In altitudine, la saturazione di ossigeno dell’emoglobina (SaO2) mentre si indossa la maschera potrebbe essere influenzata in misura maggiore, poiché in questa situazione piccole variazioni nella pressione parziale arteriosa di ossigeno (PaO2) possono portare a grandi cambiamenti nella SaO2 (parte ripida della curva di dissociazione dell’emoglobina). L’ipossia può influenzare le prestazioni cognitive, con possibili ripercussioni sulle prestazioni lavorative, e portare a incidenti sul lavoro e nel tempo libero. Inoltre, sia l'ipossia che l'ipercapnia aumentano l’attività nervosa simpaticam, che è coinvolta nella fisiopatologia di molte malattie cardiovascolari e metaboliche.

Il nostro obiettivo è valutare come diversi tipi di maschere influenzino la SaO2, la PaCO2, il flusso sanguigno cerebrale e l'ossigenazione, lo stress ossidativo, nonché le funzioni cognitive e la percezione del comfort sia a riposo che durante esercizio svolto a diversi livelli di altitudine. Inoltre, miriamo a sviluppare maschere che abbiano una maggiore traspirabilità ma proprietà di filtraggio microbico preservate.

Come obiettivo collaterale di questo progetto, cerchiamo di sviluppare una mascherina biodegradabile. Infatti, le mascherine attualmente disponibili sul mercato sono principalmente composte da poliestere o polipropilene, che sono tra i materiali più pericolosi e inquinanti per l’ambiente, soprattutto se non vengono smaltiti correttamente. Recenti studi hanno dimostrato che si accumulano nei fiumi, nei laghi e negli oceani, rappresentando oltre il 90% dell'inquinamento da microplastiche in alcune aree del pianeta. Dato l'imminente problema, è fondamentale trovare materiali alternativi per la produzione di mascherine con un ridotto impatto ambientale.

In phase 1, we will assess the effects of surgical masks and FFP-2 masks on SaO2, PaCO2, cerebral blood flow and oxygenation, oxidative stress as well as cognitive function and perception of comfort. In a randomized cross-over study we will include 16 participants (8 males and 8 females; sample size calculated). Each participant will perform the experiment twice, once at sea level and once at an altitude of 3000 m in a hypobaric chamber (terraXcube, Bolzano). Each experiment consists of a baseline measurement period (30 min), after which participants will be randomly assigned to wear either a surgical mask or an FFP-2 mask. Thereafter, participants will undergo two resting phases (15 min) and two exercise phases (cycle ergometer with an intensity of 1 W/kg body weight for 15 min), each with cross-over of the masks, with a wash-out period of 15 min in-between. The following parameters will be measured, either continuously or at the beginning and end of each phase: SaO2, PaO2, PaCO2, heart rate, breathing rate, body temperature, NIRS (to investigate cerebral oxygenation), cognitive tests.

In phase 2, we will develop a mask with higher breathability compared to currently available masks but preserved bacterial filtration efficiency (BFE). Most surgical masks are composed of 3 different layers of non-woven fabric. The outer layer confers mechanical resistance and has hydrophobic properties; the intermediate layer is a meltblown and made up of microfibers with a diameter of 1-3 µm and performs the microbial filtering function; the inner layer protects the skin from the filtering layer. To pursue our goal, we will focus on the intermediate layer and look for a meltblown of high quality in terms of BFE and breathability. In the case we will not be able to find an already existing meltblown with the desired characteristics, we will try to develop a new meltblown with a high degree of breathability and preserved BFE.

In a third phase, we will evaluate how the newly developed mask influences oxygenation and decarboxylation as described above.

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© Eurac Research - Giovanni Vinetti

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