199 farm vestn 2021; 72 FILTRIRANJE ZRAKA IN RAZVOJ OBRAZNIh MASK IZ NANOVLAKEN ZA ZAšČITO PRED VIRUSI AIR FILTRATION AND ThE DEVELOPMENT OF NANOFIBER FACE MASKS FOR PROTECTION AGAINST VIRUSES AVTORJI / AUThORS: Maruša Gostiša 1 , mag. farm. Jurij Gostiša 2 , mag. str. doc. dr. Mirjam Gosenca Matjaž 3 , mag. farm. prof. dr. Julijana Kristl 3 , mag. farm. 1 Lekarna Ljubljana, Komenskega 11, 1000 Ljubljana 2 Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo, Katedra za energetsko strojništvo, Aškerčeva 6, 1000 Ljubljana 3 Univerza v Ljubljani, Fakulteta za farmacijo, Katedra za farmacevtsko tehnologijo, Aškerčeva 7, 1000 Ljubljana NASLOV ZA DOPISOVANJE / CORRESPONDENCE: E-mail: julijana.kristl@ffa.uni-lj.si POVZETEK Onesnaženje zraka z delci in pandemija covid-19 sta povzročila svetovno potrebo po učinkovitih ukrepih za zaščito zdravja ljudi. Membranska filtra- cija velja danes za najučinkovitejšo in najzaneslji- vejšo fizikalno metodo za zaščito pred vsemi vrstami delcev iz zraka, čeprav so obrazne maske s filtri z visokim kakovostnim koeficientom in proti- infektivnimi lastnostmi še vedno izziv za proizvajalce mask in potrošnike. Prispevek nudi bralcem osnovni opis za širše razumevanje zaščite dih al, ki zajema vrste delcev v zraku, filtracijske meh anizme in testi- ranje učinkovitosti filtrov ter vrste obraznih mask in njih ovo stopnjo zaščite. Nato se ozremo v bližnjo prih odnost, kjer je največ zanimanja za razvoj novih filtrov in obraznih mask za odstranjevanje virusov, kar je možno doseči predvsem z nanoteh nološkimi pristopi. KLJUČNE BESEDE: delci v zraku, nanoteh nologija, obrazna maska, učinkovitost filtriranja delcev, virus ABSTRACT Air-particle pollution and th e covid-19 pandemic h ave resulted in a h uge global need for specific and effective measures to protect h uman h ealth . Mem- brane filtration is now considered th e most efficient and reliable ph ysical meth od against air pollutants, alth ough face masks with filters with h igh quality factors and antiinfective properties are still a ch al- lenge for mask manufacturers and consumers. here we provide a basic description for a broader understanding of respiratory protection, covering types of particles in th e air, filtration mech anisms and testing of th e filter effectiveness, along with th e types of face masks and offered protection perfor- mance. We th en look into th e near future, wh ere th e greatest interest is for th e development of new filters and face masks to remove viruses, wh ich can be ach ieved above all th rough nanotech nological ap- proach es. KEY WORDS: face mask, nanotech nology, particle filtration effi- ciency, particulate matter, virus PREGLEDNI ZNANSTVENI ČLANKI Znanih je nekaj več kot 5.000 virusnih vrst, ki lah ko okužijo vse vrste organizmov, od arh ej in bakterij do gliv, rastlin in živali in ljudi. Virus SARS-CoV-2 je okrogle oblike s preme- rom 60 do 140 nm in negativnim nabojem na površini. Notranjost virusne kroglice izpolnjuje predvsem RNA, ki je virusni genom, obdan z zaščitno lipidno-beljakovinsko ovoj- nico, iz katere štrlijo »izrastki« proteina S, ki predstavljajo vezavno regijo, preko katere se virus veže na določene re- ceptorje v membrani gostiteljskih celic. Virusi se razmno- žujejo le v živih celicah , ker sami nimajo meh anizmov za lastno reprodukcijo. Mnogo virusov povzroča nalezljive bo- lezni, saj s svojim delovanjem negativno vplivajo na gosti- teljske celice (5, 6). Virusi se prenašajo preko dotikalnih površin in z vnosom v dih ala preko rok ter s kapljičnim prenosom, pri čemer delež respiratornih kapljic, ki nastajajo med govorjenjem, kih anjem in kašljanjem, vsebuje viruse (6). Respiratorne kapljice s premeri nad 20 µm se odstranijo iz zraka zaradi gravitacije tako, da padejo na tla ali se prilepijo na površine in ne po- tujejo dlje kot 1 do 2 m, manjše kapljice pa lah ko ostanejo v zraku mnogo daljši čas, tudi do več ur. V procesu trkov z drugimi delci in molekulami zraka privzamejo njegovo termično energijo, ki jim omogoči naključno gibanje v razli- čnih smereh . Na tak način večajo območje, po katerem se gibljejo. K širitvi okuženega zraka prispevajo tudi zračni to- kovi v prostoru in termika, pri kateri se toplejši zrak dviga. Ko tak zrak z okuženimi kapljicami vdih nemo, aerosoli po- tujejo vzdolž dih alne poti. Kje se ustavijo, je odvisno pred- vsem od njih ove velikosti in gostote. Delci, večji od 10 µm, se običajno odložijo že na začetku dih alne poti, delci, manjši od 1 µm, pa prispejo do pljučnih mešičkov (slika 2) (7). Z zmanjševanjem velikosti kapljic zaradi izh lapevanja vode, odvisno od relativne vlage in temperature, se po- daljšuje trajanje njih ovega lebdenja v zraku (8). Kako se torej zaščititi pred tem? Dokazano je, da je uporaba fizičnih ovir, kot so zaščitne maske za dih ala, učinkovit pristop za zmanjšanje širjenja bakterijskih in tudi virusnih infekcij z iz- dih animi kapljicami, predvsem kadar jih posamezniki upo- rabljajo v zaprtih prostorih in je razdalja med njimi majh na (9). Kot odziv na izbruh virusa SARS-CoV-2 se je uporaba obraznih mask močno povečala (8). Danes je na voljo malo podatkov o zmogljivosti tkanin in drugih membran, ki jih uporabljajo za izdelavo obraznih zaščitnih mask, zlasti o njih ovi učinkovitosti filtriranja delcev z velikostjo od nekaj 10 nm do 1 μm (2, 9, 10). Pogosto so maske sestavljene iz več različnih slojev net- kanih materialov, pri čemer ima vsak sloj določeno lastnost in funkcijo. Skozi medicinsko obrazno masko zrak vstopa in izstopa. Zunanji sloj (običajno moder ali črn) je nepre- 1 UVOD Naraščanje svetovne populacije in razvoj družbe neizogibno povečujeta obseg industrije in migracij, kar vodi v večjo onesnaženost zraka s plini in delci, ki predstavljajo veliko nevarnost za zdravje (1). Delci v zraku fizikalno predstavljajo aerosol, ki je opredeljen kot disperzni sistem inertnih in bio- loških trdnih in tekočih delcev različnih velikosti. Po najno- vejšem poročilu Svetovne zdravstvene organizacije (WhO) živi danes 91 % svetovnega prebivalstva v krajih , kjer ka- kovost zraka ne dosega njenih smernic (2). Raziskava o kakovosti zraka v Pekingu januarja 2013 je pokazala, da predstavljajo mikroorganizmi med vdih animi delci v velikosti od 2,5 do 10 µm več kot 80-odstotni delež (3). Med njimi so najpogostejše bakterijske in glivne vrste, ki so odgovorne za različne alergije ter širjenje dih alnih in drugih bolezni. š tevilo znanstvenih objav in védenje o atmosferskih delcih (particulate matter, PM) se je strmo povečevalo v zadnjih dveh desetletjih , skokovito pa ob izbruh u bolezni covid-19 leta 2020, ki jo povzroča virus SARS-CoV-2 (4). Vedno več je dostopnih podatkov o kakovosti zraka, številne znan- stvene raziskave pa potrjujejo vpliv aerosolov na zdravje ljudi (4). Medtem ko so fizikalno-kemijske lastnosti anor- ganskih onesnaževal že relativno dobro raziskali, pa vemo o mikroorganizmih v zraku bistveno manj, še najmanj pa o virusih . Raziskovalci ugotavljajo, da vsi zelo majh ni delci človeku niso nevarni, če le ne pridejo v organizem v preve- likem številu. Topni in razgradljivi delci se po vdih u počasi izločijo, medtem ko je pri težko topnih (npr. kovinski oksidi, azbest) in bioloških delcih situacija precej bolj zapletena. Virusi so mnogo manjši kot številni drugi delci v zraku, zato zah teva njih ovo odstranjevanje poseben pristop (slika 1). 200 FILTRIRANJE ZRAKA IN RAZVOJ OBRAZNIh MASK IZ NANOVLAKEN ZA ZAš ČITO PRED VIRUSI farm vestn 2021; 72 Slika 1: Relativna primerjava velikosti virusa z drugimi vrstami delcev v zraku; PM - atmosferski delci (prirejeno po 4). Figure 1: Relative comparison size of a virus with other particle types in air; PM - particulate matter (adapted from 4). 201 farm vestn 2021; 72 PREGLEDNI ZNANSTVENI ČLANKI močljiv in odbija tekočino. Srednji sloj preprečuje delcem ali patogenom nad določeno velikostjo prodiranje v katero koli smer. Sloj najbližje koži ujame vdih ane delce z zunanje strani, z notranje pa izdih ane kapljice. Več slojev skupaj učinkovito ščiti tako uporabnika kot okolico s filtriranjem delcev in patogenov. Ideja in namen medicinskih mask za obraz je filtriranje zraka in s tem preprečevanje prenosa vseh vrst kapljic in delcev v pljuča, vključno bakterij in viru- sov. Dobri filtri so tisti, ki učinkovito odstranjujejo delce vseh velikosti, povzročijo na filtru nizek padec zračnega tlaka, imajo visoko meh ansko trdnost, so lah ki in udobni za nošenje ter tudi poceni (2, 9). 2 MEHANIZMI FILTRIRANJA ZRAČNIH DELCEV IN OMEJITVE ZA VIRUSE Filtre za filtracijo delcev iz zraka sestavljajo tkanine ali drugi vlaknasti materiali, ki s svojo strukturo in lastnostmi ovirajo preh od delcev skoznje. V zadnjem času so predmet razi- skav predvsem filtrirne vreče (fabric filter) in vlaknaste mem- brane (9, 11). Osnova filtrirnih vreč temelji na filtriranju del- cev po načelu velikosti (size-exclusion principle). V primerjavi z njimi lah ko vlaknaste membrane, ki so pripra- vljene iz naključno razporejenih vlaken eno na drugo, uja- mejo delce tudi po drugih meh anizmih , predvsem preko elektrostatičnega naboja. Na učinkovitost odstranjevanja delcev iz zraka vplivajo lastnosti delcev samih , kot so ke- mijska sestava delcev, velikost in oblika, ter h itrost pretoka zraka in lastnost površine, kamor se delci odlagajo. V splošnem velja, da učinkovitost filtra narašča z naraščanjem mase čistega filtra, se pa zmanjšuje z naraščanjem h itrosti gibanja zraka (11). Filtrirne vreče večinoma uporabljajo v velikih industrijskih obratih za izločanje trdnih delcev iz plinov. Vlaknasti filtri so namenjeni uporabi v delavnem okolju, skozi katerega pre- h aja zrak. Za razliko od filtrirnih vreč prih aja pri slednjih do nalaganja delcev vzdolž celotne debeline filtra in ne le na površini. Kateri meh anizmi nastopajo pri odstranjevanju delcev iz zraka, prikazuje slika 3 (12). Do prestrezanja pride, ko se delec, ki potuje s tokom zraka, zaleti v vlakno in tam naloži. Verjetnost, da se delec zaleti v vlakno filtra, se veča z večanjem premera delca (slika 4) (12). Zaradi vpliva inercije oz. vztrajnostnih sil delca, se le- ta ne giblje po tokovnici zraka, temveč v svoji smeri gibanja, dokler se ne zaleti ob vlakno in se na njem deponira. Vpliv meh anizma inercije se veča s povečevanjem mase in h i- trosti delca. V primeru tipične h itrosti zraka pri filtraciji po- stane meh anizem inercije prevladujoč za delce s premerom, večjim od 1 µm. Difuzija delcev je posledica Brownovega gibanja molekul zraka. Zelo majh ni delci, ki potujejo z zra- čnim tokom, so ob gibanju skozi vlakna podvrženi trkanju z molekulami zraka, kar povzroči naključno spreminjanje smeri in je lah ko razlog, da se delec zaleti ob vlakno in na njem deponira. Učinek tega meh anizma se povečuje z manjšanjem velikosti delcev in zmanjševanjem h itrosti gi- banja zraka. Tako se skoraj vsi nanodelci s premerom < 100 nm v filtru naložijo z difuzijo (11, 12). V določenih primerih lah ko poleg navedenih meh anizmov na zadrževanje delcev vplivajo še elektrostatične interakcije, Slika 2: Nalaganje delcev iz zraka vzdolž dihalne poti glede na velikost; PMx – velikost delcev (prirejeno po 7). Figure 2: Deposition of air particles along the airway according to size; PMx – particule size (adapted after 7). Slika 3: Mehanizmi zadrževanja delcev na filtru v odvisnosti od njihovega premera (prirejeno po 12). Figure 3: Mechanisms of particle retention on a filter depending on their diameter (adapted after 12). 202 FILTRIRANJE ZRAKA IN RAZVOJ OBRAZNIh MASK IZ NANOVLAKEN ZA ZAš ČITO PRED VIRUSI farm vestn 2021; 72 ki povzročijo, da se delec in vlakno z nasprotnim nabojem privlačita (slika 4). Če je nabit samo delec ali samo vlakno, pa za medsebojni privlak zadostuje že, da je nenabit ele- ment polariziran. Zbiranje delcev na vlaknu zaradi elektro- statične sile se z večanjem h itrosti zraka zmanjšuje. Ker elektrostatična polja povečajo učinkovitost filtracije brez povečanja upora zračnemu toku in h krati ne povečajo padca tlaka, so taki filtrirni sistemi še posebej energetsko učinkoviti. Po daljši uporabi lah ko nastopi senčenje nabojev, kar zmanjša sposobnost elektrostatičnih interakcij. Meh anizmi filtracije si sledijo od večjih k manjšim delcem: sedimentacija, inercijski trki, prestrezanje, difuzija in na- zadnje elektrostatični privlak (12). Za delce s premerom več kot 10 µm prevladuje sedimentacija zaradi gravitacije, od 1 do 10 µm prevladujeta prestrezanje in inercija, pri ae- rosolih velikosti do 100 nm prevladujeta meh anizma pre- strezanja in difuzije, za še manjše delce pa je možno učin- kovito prestrezanje le z elektrostatičnim privlakom. Slednji je še posebej učinkovit pri nizkih h itrostih zraka, ki so zna- čilne za dih anje skozi obrazne maske. Učinkovitost naštetih meh anizmov filtracije je odvisna pred- vsem od velikosti delcev, h itrosti pretoka zraka in gostote vlaken. Zanimivo je, da so pri preverjanju učinkovitosti fil- tracije nanodelcev dokazali, da obstaja med 100 in 500 nm »interakcijsko okno«, v katerem učinkovitost filtracije opazno pade (slika 3). Tu je skupni učinek difuzije in pre- strezanja najmanjši, torej je tudi odstotek delcev, ki se v filtru zadržijo, najmanjši (2). Ta ugotovitev ima velik vpliv na filtriranje virusov in nanodelcev samih , tudi če so agregirani ali h idratirani. Pomembno je natančno poznavanje fizikalnih načel filtracije, saj relativna učinkovitost filtrov za zadrževanje virusov ni popolnoma znana, še zlasti odstranjevanje v ob- močju njih ovih velikosti (13). 3 STANDARDI IN NORMATIVI ZA ZRAČNE FILTRE IN OBRAZNE MASKE 3.1 ZAKONODAJA ZRAČNIh FILTROV PRI SPLOš NEM PREZRAČEVANJU Mednarodna organizacija za standardizacijo (ISO) je po- stavila svetovni standard ISO 16890 za klasifikacijske in preizkusne postopke za določitev glavnih značilnosti zra- čnih filtrov v splošnih prezračevalnih sistemih (7). Ameriška agencija za okolje, Svetovna zdravstvena organizacija in Evropska unija so prvič skupaj določile tri razrede delcev v Slika 4: Osnovni mehanizmi filtriranja delcev iz zraka na filtru, nalaganje v pljučih ter prevladujoč mehanizem pri določeni velikosti delca (12). Figure 4: Basic mechanisms of air particle filtration at filters, deposition in the lungs, and the predominant mechanism at a certain particle size (12). 203 farm vestn 2021; 72 PREGLEDNI ZNANSTVENI ČLANKI zraku z velikostjo med 0,3 µm in 10 µm (preglednica 1). Standard ISO 16890 temelji na tem, kje se delci iz zraka, ki ga dih amo, odložijo vzdolž dih alne poti. Zračne filtre po tem standardu vrednotijo v laboratoriju glede na njih ovo zmožnost odstranjevanja delcev iz zraka, kar podaja učin- kovitost filtracije (7). Zaradi škodljivosti, dolgotrajnosti lebdenja v zraku in po- gostosti potrebujejo največ pozornosti delci, ki so manjši ali enaki 1 μm. Najlažji in najmanjši delci so najštevilčnejši in najnevarnejši, ostanejo v zraku najdlje, ker lebdijo, in se širijo skupaj z gibajočim se zrakom. Ti delci po vdih u pro- drejo najgloblje v pljuča. Delci z velikostjo 1 µm prispevajo k skupni masi zraka le nekaj odstotkov, k skupnemu številu vseh delcev pa več kot 90 %. Za izboljšanje kakovosti zraka v zaprtih prostorih in preprečevanje okužb so učin- koviti filtri v medicinskih maskah za obraz. Standard ISO 16890 podaja učinkovitost filtracije za PM 1 , PM 2,5 in PM 10 , torej pokriva mikrometrsko področje, kamor sodijo po ve- likosti bakterije in glive, virusi in nanodelci pa v tem stan- dardu niso omenjeni (7). 3.2 STANDARDI IN ZAhTEVE ZA MEDICINSKE MASKE ZA OBRAZ Pri dih anju, govorjenju, kašljanju, kih anju in podobno na- stanejo manjše ali večje kapljice, večinoma velikosti med 0,5 µm in 12 µm, ki pa se na zraku h itro sušijo in manjšajo (10). Zah teve za medicinske maske za obraz ureja evropska zakonodaja v standardu EN 14683:2019+AC:2019: Me- dicinske maske za obraz (14). V splošnih zah tevah je na- vedeno, da so medicinske maske za obraz medicinski pri- pomočki, običajno sestavljeni iz filtrirne plasti, ki je nameščena, vezana oz. oblikovana med plastmi tkanine. Medicinske maske med namensko uporabo ne smejo raz- pasti, se razcepiti ali raztrgati. Pri izbiri filtrskih in slojnih materialov je pomembna mikrobna čistost. Maske morajo biti narejene iz materialov, ki omogočajo prileganje preko nosu, ust in brade uporabnika ter morajo zagotoviti tesno prileganje ob straneh . Lah ko so različnih oblik in imajo do- datne elemente, ki zaščitijo uporabnika pred brizganjem in kapljicami. Zah teve za delovanje respiratornih mask so do- datno opredeljene v standardu EN 149:2001+A1:2009: Pripomočki za zaščito dih al (15). Funkcionalne zah teve za medicinske maske vključujejo podpoglavja za naslednje preizkuse: • Splošno velja, da je vse preizkuse treba izvesti na končnih izdelkih ali vzorcih , odvzetih iz serije končnih izdelkov. • Učinkovitost bakterijske filtracije (bacterial filtration effi- ciency, BFE) – medicinske maske za obraz morajo ustre- zati minimalni vrednosti BFE za določeno vrsto mask. • Zračnost (breathability) – medicinske maske za obraz morajo ustrezati minimalni vrednosti zračnosti (tlačna ra- zlika) za določeno vrsto maske. • Odpornost proti prodiranju tekočine – medicinske maske za obraz morajo po preizkusu na odpornost proti prodi- ranju tekočine ustrezati najmanjši vrednosti, ki je nave- dena za tip maske IIR. • Mikrobna obremenitev (bioburden) – medicinske maske morajo biti skladne s standardom (≤ 30 CFU/g). • Biokompatibilnost medicinskih mask za obraz kot povr- šinskih pripomočkov z omejenim stikom mora biti doka- zana in dokumentirana v skladu s standardom. V preglednici 2 so predstavljene vrste medicinskih mask za obraz po standardu EN 14683:2019. Maske so razvrš- čene v tri kategorije, tip I, tip II in tip IIR, glede na učinkovi- tost filtracije bakterij z zah tevanimi vrednostmi za posa- mezno razvrstitev (14). Poimenovanje mask na trgu in v medijih je različno (npr. zaščitne, medicinske, kirurške, obrazne), kar pogosto pov- zroča zmedo. Priporočljivo je, da pred odločitvijo za nakup Preglednica 1: Velikostni razredi delcev v zraku, njihova standardna oznaka, območje filtriranja, primeri delcev in mesto nalaganja vzdolž dihalne poti po standardu ISO 16890. Table 1: Air particle size classes, their standard designation, filtration area, particle examples and place of loading in the lungs according to ISO 16890 standard. Premer delcev Oznaka Območje filtriranja [µm] Primeri delcev v skupini Mesto nalaganja v dihalih ≤ 10 µm PM 10 0,3 ≤ x ≤ 10 prašni delci, bakterije, glive, mikro- in nanodelci, virusi centralni dih alni sistem (nos in grlo) ≤ 2,5 µm PM 2,5 0,3 ≤ x ≤ 2,5 manjši delci, bakterije, glive, mikro- in nanodelci, virusi periferni dih alni sistem (sapnik, bronh ialne cevi) ≤ 1 µm PM 1 0,3 ≤ x ≤ 1 virusi, delci, nastajajoči pri nepopolnem izgorevanju, nanodelci pljučni mešički, lah ko tudi v krvni obtok 204 FILTRIRANJE ZRAKA IN RAZVOJ OBRAZNIh MASK IZ NANOVLAKEN ZA ZAš ČITO PRED VIRUSI farm vestn 2021; 72 maske poiščemo podatek o njeni učinkovitosti filtracije in tlačni razliki ali še bolje njen kakovostni količnik (podpoglavje 3.4.5). Različne vrste obraznih mask se razlikujejo po iz- gledu in izvedbi ter običajno zagotavljajo različno zaščito (slika 5). Medicinske maske za obraz zagotavljajo zaščito pred vdih avanjem zračnih patogenov mikrometrskih veli- kosti, veliko slabše pa virusov. Le obrazne maske, ki ustre- zajo navedenim funkcionalnim zah tevam, spadajo med osebno zaščitno opremo, ki potencialno zagotovi zaščito pred virusnimi okužbami oz. zmanjšajo širjenje virusov SARS-CoV-2 v svetu (16). 3.3 STANDARDI IN ZAhTEVE ZA RESPIRATORNE MASKE Zah teve za respiratorne maske (respirators) ureja evropski predpis s standardom EN 149:2001+A1:2009: Pripomočki za zaščito dih al (15). V skladu s tem standardom so maske razvrščene v tri razrede glede na njih ovo učinkovitost: FFP1, FFP2 in FFP3 (filtering face piece) (slika 5). Bistvena razlika med medicinskimi maskami za obraz in respirator- nimi maskami je v velikosti odfiltriranih delcev, in sicer prve odfiltrirajo delce ≥ 3 µm, respiratorne maske pa ≥ 0,3 µm (16, 17). Slednje imajo izpopolnjeno filtrirno površino na sredini in odprtine za izdih an zrak ob straneh ter se tesno prilegajo obrazu. Za uporabnika so bolj neudobne kot me- dicinske maske, otežujejo dih anje in pospešujejo znojenje. Respiratorne maske se po označevanju in filtracijskih pa- rametrih razlikujejo po posameznih regulatornih področjih . Maske FFP1 predstavljajo prvi razred mask z najnižjo filtrirno učinkovitostjo, večinoma jih uporabljamo za delo v prašnem okolju. Maske FFP2 uporabljamo za zaščito pred vdih ava- njem v industrijskih obratih in kot zaščito pred virusom gripe, SARS-a in bakterijskimi sevi kuge ter tuberkuloze. Maske FFP3 imajo največjo filtrirno sposobnost in omogo- čajo odstranitev 99 % zelo majh nih delcev (11). Na sliki 5 so prikazane zah teve za posamezne vrste medicin- skih in respiratornih mask z oznakami za različne trge: kitajski, ameriški in evropski. Usklajeno poimenovanje zaenkrat ne obstaja kakor tudi ne zah tevane enotne vrednosti parametrov. Na vseh trgih najdemo zaščitne maske treh vrst, a so poime- novanje in standardne vrednosti različne. Vedno raste učin- kovitost filtracije od prve do tretje kategorije. Med geografskimi področji je največje odstopanje pri respiratornih maskah , tako po poimenovanju kot učinkovitosti filtracije. Le maske z visoko učinkovitostjo filtracije tudi izredno majh nih delcev bodo pri- spevale k izboljšanju kakovosti vdih anega zraka. Ob pozna- vanju meh anizmov filtracije lah ko zaključimo, da sedanji me- dicinski pripomočki za filtracijo zraka dobro zaščitijo pred mikrometrskimi aerosoli, manj pa pred nanodelci in virusi. 3.4 TESTIRANJE KAKOVOSTI FILTROV IN MASK Glavni preizkusi, ki jih uporabljamo za oceno učinkovitosti obraznih mask, so filtracija, zračnost in dih alna odpornost (filtration, breathability, breathing resistance) (11, 15, 17). Pri medicinskih maskah za obraz morajo testirati materiale za izdelavo, medtem ko pri respiratornih maskah opravijo preizkuse na izdelanih maskah . Preizkuse izvajajo pri defi- niranih pogojih (temperatura, relativna vlaga in pretok zraka) (18). Na učinkovitost filtra pri ločevanju delcev iz zračnega toka vplivajo sestava in oblika delcev, pretok in vrsta filtrirne površine. Znani so različni preizkusi, s katerimi dokažemo učinkovitost filtracije (10, 16, 17). Glede na vrsto in velikost delcev poznamo učinkovitost filtracije delcev (particulate filtration efficiency, PFE), učinkovitost bakterijske filtracije (BFE) in učinkovitost virusne filtracije (virus filtration effi- ciency, VFE). š tevilne znanstvene raziskave kažejo, da se anorganski in biološki delci ujamejo s podobnimi meh anizmi (18). Sama učinkovitost filtracije se veča z večanjem mase filtra in manjša z večanjem h itrosti gibanja zraka (18). Preglednica 2: Funkcionalne zahteve za medicinske maske za obraz različnih vrst (14). Table 2: Functional requirements for medical face masks of different types (14). a Medicinske maske za obraz tipa I smejo uporabljati samo pacienti in druge osebe za zmanjšanje tveganja za širjenje okužb, zlasti v epidemičnih ali pandemičnih razmerah. Maske tipa I niso namenjene zdravstvenim delavcem v operacijski dvorani ali v drugih zdravstvenih okoljih s podobnimi zahtevami, pač pa se v ta namen uporabljajo maske tipov II in IIR. Obrazne maske tipa IIR so odporne tudi na prodiranje tekočine; CFU/g – (colony foming units/g) je enota za ocenitev števila živih bakterij, ki tvorijo kolonije v 1 g vzorca. Test Tip I a Tip II Tip IIR Učinkovitost filtracije bakterij ( % ) ≥ 95 ≥ 98 ≥ 98 Tlačna razlika (Pa/cm 2 ) < 29,4 < 29,4 < 49,0 Odpornost na prodiranje tekočin (kPa) Ni zah tevano Ni zah tevano ≥ 16,0 Mikrobna obremenitev (CFU/g) ≤ 30 ≤ 30 ≤ 30 205 farm vestn 2021; 72 PREGLEDNI ZNANSTVENI ČLANKI Tako za izvedbo preizkusov kot omejevanje okužb je po- membno poznati relativno vlažnost okolja, ki različno vpliva na preživetje mikroorganizmov. Meh anizem, na katerem temelji ta odnos, ni znan, zlasti ne za viruse. S tradicional- nimi pristopi na osnovi celičnih kultur so raziskali učinke relativne vlage na sposobnost preživetja bakterij in virusov tako v aerosolih kot v mirujočih kapljicah . Rezultati so po- kazali, da je sposobnost preživetja bakterij na splošno manjša z nižanjem relativne vlage. Virusi relativno dobro oh ranijo biološko aktivnost pri nizki (pod 33 %) in visoki vlagi (nad 80 %), medtem ko se njih ova aktivnost zmanjša pri vmesnih vrednostih (19). Najpogostejši preizkusi za vrednotenje filtrov so navedeni spodaj. 3.4.1 Učinkovitost filtracije delcev Standard učinkovitosti filtracije delcev (PFE) predstavlja frakcijo delcev, ki jih filter ali maska zadrži pri konstantni h i- trosti pretoka zraka. Za kvantitativno opredelitev učinkovi- tosti filtracije materialov za maske uporabljajo 0,1-mikro- metrske polistirenske delce ali delce natrijevega klorida določenih velikosti pri h itrostih zračnega toka 0,5 do 25 cm/s. S števcem delcev preštejejo tiste delce, ki sipajo svetlobo v območju velikosti 0,1 do 5,0 μm. Učinkovitost filtracije delcev, E PM , izračunamo kot razmerje delcev pred in po filtriranju skladno z enačbo: kjer c 0 (µg/m 3 ) in c 1 (µg/m 3 ) predstavljata masno koncen- tracijo ali povprečno število delcev pred in po uporabi zra- čnega filtra (14–18). 3.4.2 Učinkovitost filtracije bakterij Medicinskim maskam določijo učinkovitost filtracije bakterij po standardu EN 14683:2019 (15). Za simulacijo bakterij- Slika 5: Zahteve za posamezne vrste mask za obraz za trg Evrope, Združenih držav Amerike ali Kitajske in njihova učinkovitost filtracije; X – brez zahtev (14). Figure 5: Requirements for individual types of face masks for the European, United States or Chinese market and their particle filtration efficiency; X – no requirements (14). 206 FILTRIRANJE ZRAKA IN RAZVOJ OBRAZNIh MASK IZ NANOVLAKEN ZA ZAš ČITO PRED VIRUSI farm vestn 2021; 72 ske okužbe uporabljajo aerosol Staphylococcus aureus. Nadzorovano črpajo suspenzijo bakterijske kulture s 5 × 10 5 CFU/ml skozi razpršilec s stalnim pretokom in tlakom zraka. Višji odstotek učinkovitosti filtracije označuje višjo raven zaščite za pacienta in zdravstveno osebje pred bo- leznimi, ki se prenašajo z aerosoli (18). 3.4.3 Učinkovitost filtracije virusov Učinkovitost filtracije virusov ni standardna metoda, vendar jo sedaj uporabljajo proizvajalci mask. Za preizkus upora- bljajo enak postopek in nastavitve, kot jih priporoča stan- dard EN 14683 za učinkovitost filtracije bakterij, s to razliko, da uporabijo virusni aerosol in ne bakterijskega. Virusni aerosol so v zraku razpršene kapljice vode, ki vsebujejo vi- ruse in ne posameznih delov virusa (17). 3.4.4 Padec tlaka na filtru Poleg učinkovitosti filtracije je izredno pomembna tudi dobra permeabilnost filtra za zrak. To opredelimo kot ra- zliko tlaka (med dovodnim in odvodnim tlakom zraka v napravi, ki teh nično posnema nošenje maske) (13, 16). Padec tlaka se povečuje z večanjem debeline filtra ali z manjšanjem njegove prepustnosti (20). Merilo dih alnega upora ocenijo po standardu EN 149:2009 (14), predstavlja pa značilen parameter, ki ga je treba oceniti in navesti na izdelku. 3.4.5 Kakovostni količnik S kakovostnim količnikom (quality factor, QF) ovrednotimo celotno lastnost filtracijskih materialov, kjer za izračun upo- števamo eksperimentalne podatke: E predstavlja učinko- vitost odstranjevanja delcev, ΔP pa padec tlaka zaradi fil- tra: Višji kakovostni količnik je povezan tudi z boljšim filtrira- njem. Definicija QF pokaže večjo učinkovitost filtracije pri manjšem padcu tlaka. Če povečamo količino vlaken v filtru oz. maski, se zmanjša velikost por (prosta pot za zrak in delce) in izboljša učinkovitost odstranjevanja, a žal h krati poveča zračni upor. Posledično je izredno pomem- bno, da najdemo ravnovesje med učinkovitostjo odstra- njevanja delcev in zračnim uporom. Za večji QF je možno teh nološko optimirati razmerje med površino in debelino vlaken ter prostor med njimi, da čim manj ovira pretok zraka. 4 FILTRI IN MASKE V RAZVOJU Pomanjkljivost konvencionalnih obraznih mask je vezana na nezadostno zadrževanje delcev ≤ PM 1 , velik padec tlaka ter visoko osnovno maso (2, 10, 11, 15, 20). El-Atab in sod. poročajo, da obrazna maska N95 zagotavlja visoko raven zaščite pred bakterijami, a je učinkovitost filtracije za delce, manjše od 300 nm, le približno 85-odstotna. Ker znaša premer virusa, ki povzroča bolezen covid-19 65 do 125 nm, širina por v filtru pa približno 300 nm, obstaja po- treba po razvoju učinkovitejših mask (21). Poleg navedenih parametrov je pomemben vidik dobre zaščitne maske, ki ga je vredno upoštevati pri razvoju, nabavi ali uporabi vseh vrst obraznih mask, udobno nošenje (22). Ugotovili so, da je udobnost maske oz. njena nosljivost neposredno odvisna od sposobnosti maske za prepustnost vodne pare in zraka ter učinkovit prenos toplote (10, 18). Ocenjujejo, da je treba razviti filtre z nižjo porabo energije za premagovanje upora maske, h krati pa doseči visoko učinkovitost filtriranja. Do- kazano je, da višja učinkovitost mask dobro korelira z zmanjšanjem premera vlaken, kar dosežejo z različnimi nanoteh nološkimi pristopi, ki še niso v celoti izkoriščeni, kot ugotavljajo znanstveniki. Nanomateriale lah ko upora- bimo za izboljšanje filtracijskih sposobnosti in zračnosti z namenom, da izboljšamo kakovost mask (18). K celovitemu udobju prispevajo tudi povečanje prostora med masko, nosom in ustnicami, zadostna prožnost ušesne zanke in masa maske. Med procesom filtracije preh aja skozi masko zrak, ki je to- pel, vlažen in poln mikroorganizmov, zato obstaja velika Preglednica 3: Parametri in lastnosti obraznih mask. Table 3: Parameters and properties of face masks. • Učinkovitost odstranjevanja delcev • Primeren padec tlaka • Kakovostni količnik • Protiinfektivne lastnosti • Biokompatibilnost • Udobno nošenje • Izgled • Večkratna uporaba • Toplotna stabilnost • Možnost recikliranja • Sprejemljiva cena • Negorljivost 207 farm vestn 2021; 72 PREGLEDNI ZNANSTVENI ČLANKI verjetnost za razrast bakterij in plesni v njih . Za zmanjšanje števila mikroorganizmov so pričeli v vlakna vgrajevati snovi s protimikrobnim delovanjem (22). Za izboljšanje filtracije razvijajo in preizkušajo nove materiale in nove teh nologije. 4.1 MATERIALI ZA PRIPRAVO FILTROV IN ZAš ČITNIh MASK Glede na izvor razdelimo polimerne materiale v tri skupine: naravne, sintezne in bioteh nološke (23). Naravni materiali, vključno s polisah aridi, kot so celuloza, škrob in h itozan, in beljakovinski materiali, kot so kolagen, elastin in svila, so idealni biološko razgradljivi polimeri. Celuloza je naravni material, ki omogoča le meh ansko zajetje delcev, ker sama po sebi ne poseduje elektrostatičnega naboja. Nasprotno h itozan, kolagen, elastin in svila posedujejo naboj in lah ko dosežejo zajetje delcev tudi z elektrostatičnim meh anizmom (24, 25). Tovrstni naravni materiali so sorazmerno težko predvidljivi, imajo šibke meh anske lastnosti in nizko ob- stojnost v vlažnem okolju. V izogib navedenim pomanjklji- vostim naravne materiale običajno spremenijo s fizikalnimi, kemičnimi in encimskimi reakcijami (26). V praksi so danes bolj zastopani sintezni polimerni materiali, kot so polipro- pilen, polikaprolakton, polivinil alkoh ol, polimlečna kislina, kopolimer mlečne in glikolne kisline in drugi (27). Med nove materiale, ki ustrezajo postopku elektrostatskega sukanja, sodijo tudi poliviniliden fluorid, poliakrilonitril, polikarbonat in acetilceluloza. Proučujejo tudi kompozitno sestavo, kot je npr. h itozan/polivinil alkoh ol, ki zaradi zmernega elektro- statičnega naboja izkazujejo boljšo učinkovitost (27, 28). Filtri iz acetilceluloznih nanovlaken z različnimi povprečnimi premeri izkazujejo boljše rezultate kot komercialni filtri. Na tržišču najdemo kemijsko enake polimere različnih mo- lekulskih mas in substitucijskih stopenj, zato jih je vredno raziskati. Larsen in sod. so proučevali polipropilen (PP) treh različnih vrst in poiskali tisto, ki izkazuje najboljšo fil- tracijsko učinkovitost na primeru mask N95 (29). Navedeni materiali, ki jih uporabljajo za izdelavo filtrov za obrazne maske, omogočajo pripravo vlaken različnih pre- merov (10 do 50 µm) (30, 31). Ker so debelina teh vlaken in pore med njimi relativno velike, so vlakna ustrezna za prestrezanje bakterij, za prestrezanje virusov in drugih sub- mikronskih delcev pa ne. Rešitev predstavljajo teh nologije, s katerimi pripravimo na osnovi teh vlaken dodatno plast ultratankih vlaken z mnogo manjšimi vmesnimi prostori, ki zgolj malenkostno spremenijo upor zraka v filtru. Zaradi vseh lastnosti, ki jih želimo doseči pri izdelavi obraznih mask, je smiselno uporabiti več slojev iz različnih materialov, ki omogočijo zajetje delcev tako zaradi meh anske pregrade kot tudi elektrostatičnega naboja, in h krati zadostiti priča- kovanjem potrošnikov; koncept je predstavljen na sliki 6 (16). Pri izboru materialov in postopkov ne smemo prezreti usmerjenosti v alternativno (zeleno) teh nologijo, ki je pri- jaznejša do okolja z vidika varstva okolja v primerjavi s funkcijsko enakimi teh nologijami, ki prevladujejo v današnji praksi. Z vidika polimerov in topil izbiramo med tistimi, ki so biološko razgradljivi in topni v okolju prijaznih topilih , iz- delane maske pa je možno reciklirati (2, 32). 4.2 IZDELAVA ZRAČNIh FILTROV IZ NANOVLAKEN Z METODO ELEKTROSTATSKEGA SUKANJA Najpogostejši postopek za izdelavo ultratankih polimernih vlaken (nanovlaken) je elektrostatsko sukanje raztopine po- limera ali kombinacije polimerov (30). Z besedo nanovlakna imenujemo zelo tanka in dolga vlakna, s premerom manj kot 1000 nm in veliko specifično površino. Elektrostatsko sukanje je metoda za izdelavo membran z vlakni različnih premerov, morfologij, polarnosti in poroznosti. Nanovlakna omogočajo nastanek meh kih in prožnih membran z dobrimi meh anskimi lastnostmi, kot sta natezna trdnost in elasti- čnost (33–35). Osnovne komponente elektrostatskega sukanja so viso- konapetostni vir energije, črpalka z brizgo, šoba ter zbiralo. Proces sukanja se prične, ko vzpostavimo vir električne napetosti med šobo in zbiralom. Nato se v raztopini poli- mera ustvari električni naboj, ki povzroči, da sferična ka- pljica, ki nastane na izstopu šobe, spremeni svojo obliko v Taylorjev stožec. Slednji nastane zaradi prisotnosti naraš- čajočih odbojnih sil med istovrstnimi naboji na površini ka- Slika 6: Primer filtracije skozi dvoslojno obrazno masko, ki vključuje različne mehanizme filtracije (16). Figure 6: Example of a two-layer face mask filtration approach involving different filtration mechanisms (16). 208 FILTRIRANJE ZRAKA IN RAZVOJ OBRAZNIh MASK IZ NANOVLAKEN ZA ZAš ČITO PRED VIRUSI farm vestn 2021; 72 pljice in privlačnih sil med nasprotno nabitim zbiralom. Ko sila električne napetosti preseže silo površinske napetosti kapljice, se z vrh a Taylorjevega stožca tvori curek, ki potuje proti zbiralu. Na tej poti topilo odpareva, curek se tanjša ter se prične vrtinčiti, kar je posledica skupnega vpliva električnega polja in odboja med površinskimi naboji. Na zbiralu se naberejo suh a in izredno lah ka nanovlakna, ure- jena naključno. Na morfologijo elektrosukanih nanovlaken vplivajo različni dejavniki, še posebej vrsta in koncentracija polimera v raztopini, topilo, električna napetost, h itrost toka raztopine skozi šobo, razdalja med šobo in zbiralom, last- nosti raztopine (polarnost, površinska napetost, električna prevodnost) ter vpliv okolja, kjer se izvaja elektrostatsko sukanje (temperatura, relativna vlažnost, premikanje zraka) (34). Z ozaveščanjem o varovanju okolja se h krati razvija elek- trostatsko sukanje polimernih talin, torej teh nologija brez uporabe topil, ki sicer pogosto predstavljajo probleme (tok- sičnost topil, zaostanek topil v vlaknih in med njimi). V lite- raturi omenjajo kot primerne polimere, ki jih lah ko uspešno oblikujemo v filtre preko talin, polietilen, polipropilen, poli- kaprolakton, poliuretan, polimlečno kislino in druge (31,2). Učinkovitost filtracije delcev in padec tlaka sta najpo- membnejša parametra zračnih filtrov. Raziskave so poka- zale, da so filtri iz nanovlaken bolj učinkoviti za filtriranje aerosolov zaradi njih ove večje specifične površine kot filtri iz mikrovlaken, ker prvi zagotavljajo boljši stik med delci v zraku in vlakni (32). Za pripravo vlaken v nanometrskem območju so razvili pristop samosestavljanja molekul s spe- cifično molekularno zasnovo, ki omogoča ustrezno struk- turno ureditev (princip »LEGO«) (36). Torej že s skrbno iz- branim materialom in teh nološkim postopkom lah ko pripravimo filtre in obrazne maske, ki zadostijo vsem pred- pisanim standardom za odstranjevanje delcev iz zraka (37). Velik napredek je pričakovati tudi na področju od- stranjevanja virusov in nanodelcev, saj raziskovalci inten- zivno raziskujejo v smeri izbora in vgrajevanja varnih aktiv- nih sestavin. 4.3 MEMBRANE IZ NANOVLAKEN ZA VGRAJEVANJE V OBRAZNE MASKE IN UČINKOVITO ZADRžEVANJE MIKROBOV Velikost virusov redko presega 100 nm, kar je razlog za njih ovo neučinkovito zadrževanje na filtrih . Da bi zagotovili ustrezno zadrževanje virusov, bi bila smiselna izdelava filtrov z velikostjo por 10 do 100 nm in z vgrajeno učinkovino, ki izkazuje protimikrobno ali protivirusno delovanje (2, 10, 28, 38). Natančno bi bilo treba določiti debelino vlaken in por z vrstično elektronsko mikroskopijo, meh ansko trdnost (Youngov modul), protiinfektivno učinkovitost, sposobnost adsorpcije virusov ter protivirusno delovanje nanovlaken (38–40). V literaturi najdemo članke, v katerih opisujejo razvoj kom- pozitnih nanovlaken s protimikrobnimi ali protivirusnimi učinkovinami, ki so jih izdelali z metodo elektrostatskega sukanja ter jim določili učinkovitost filtracije, tlačni padec in kakovostni količnik (2, 13, 27, 28, 38, 40, 41). Dokazali so, da so vlakna z manjšim premerom privedla do večjega meh anskega zajema z difuzijo in prestrezanjem predvsem zaradi velike specifične površine nanovlaken. Za zajema- njem aerosolov velikosti delcev pod 100 nm, ki simulira koronavirus in nanoaerosolna onesnaževala, je difuzija po- stala pomemben meh anizem. Elektrostatični zajem že sam po sebi nekoliko izboljša zajem, prisotnost številnih tankih nanovlaken pa ga še poveča. Kot aktivne spojine v nanovlaknih proučujejo delce cinko- vega, titanovega, magnezijevega, aluminijevega ali bakro- vega oksida, srebra in zlata ter protimikrobno delovanje dokazujejo s preizkusi inh ibicije rasti na celičnih gojiščih . Za nanodelce srebra in zlata so dokazali, da izkazujejo protivirusno delovanje proti različnim vrstam virusov: virusu influence, hIV-1, virusu h erpesa simpleksa tipa 1 (hSV-1) in virusu h epatitisa B (hBV) (14). Slednje kaže na smiselnost vgrajevanja kovinskih ionov v materiale za izdelavo mem- bran za obrazne maske (2, 13, 28). V večini drugih člankov izdelanim filtrom niso določili in definirali velikosti njih ovih por ter s preizkusi določili njih o- vega protivirusnega delovanja, zato težko sklepamo o nji- h ovi učinkovitosti za odstranjevanje virusov. Ravno zato bi bilo treba razviti metode in preizkuse za določitev vezave virusov na filtre. Smiseln bi bil razvoj metode, s katero bi lah ko kvalitativno in kvantitativno določili, ali se je virus zadržal na filtrih in v kakšnem obsegu. Ena izmed možnosti je razvoj metode, s katero bi lah ko določili, ali se virus veže na vlakna filtra in ali vgrajene protivirusne učinkovine sploh učinkujejo nanje. Druga možnost pa je merilna teh - nika po analogiji kot za druge delce, ki bi omogočala do- ločitev, koliko virusov je prešlo filter in se na njem ni zadr- žalo. S tem bi omogočili razvoj standardnih metod in posledično omogočili lažje interpretiranje rezultatov razi- skav. Nedavna pandemija in spodbujene številne raziskave po vsem svetu so pokazale potrebo po razvoju ustreznejših mask, na osnovi inovativnih materialov in nanoteh noloških postopkov. Pričakujemo lah ko razvojni preh od od sedanjih 209 farm vestn 2021; 72 PREGLEDNI ZNANSTVENI ČLANKI relativno enostavnih do naprednih zaščitnih mask. Nekateri napredni filtri z odličnim kakovostnim količnikom imajo tudi posebne lastnosti, kot so toplotna stabilnost, antibakterijske lastnosti, so samočistilni, negorljivi in biološko razgradljivi. Dodatno najdemo v literaturi prve filtre za filtriranje zraka in učinkovito odstranjevanje delcev PM 0,1 (42). 5 ZAKLJUČEK V zadnjih letih narašča prizadevanje za razvoj naprednih strategij za odstranjevanje aerosolov v vdih anem zraku. Z uvajanjem elektrostatskega sukanja v proces izdelave na- novlaken je možno izdelati električno nabite, ultralah ke filtre. Membrane iz nanovlaken s svojimi lastnostmi omo- gočajo reševanje prenekaterih omejitev, ki jih predstavlja uporaba konvencionalnih materialov. Izdelava membran iz nanovlaken omogoča nadzor velikosti por, premera vlaken in s tem doseganje velike specifične površine in h krati za- gotavlja vse meh anizme filtracije. Take membrane znatno izboljšajo učinkovitost filtriranja virusov in drugih submi- kronskih delcev v zraku, pri tem pa le malo vplivajo na pre- tok zraka (majh en padec tlaka). Če povzamemo, je le upo- raba ustrezne maske učinkovito sredstvo za zaščito delovnega okolja in posameznika pred virusi in drugimi kontaminanti. Pri izbiri maske moramo biti previdni, da iz- beremo ustrezno za določen namen uporabe. Ob prih od- njih pandemijah , povezanih z dih ali, pričakujemo dostop- nost učinkovitejših obraznih mask. Danes opažamo potrebo za razvoj filtrov s kombiniranim meh anizmom odstranjevanja virusov s filtriranjem aero- solov ter vključevanjem spojin s protivirusnim delovanjem. Ne glede na to se je treba še vedno zavedati vseh dejav- nikov, ki vplivajo na ustreznost filtrov. Ključnega pomena pri vlaknastih filtrih je njih ova sposobnost za učinkovito odstranjevanje virusov iz zraka, nizek upor zračnega toka ter sposobnost prenosa toplote in vodne pare. Poseben poudarek je treba nameniti udobnosti mask, ker ne - udobne obrazne maske pri uporabnikih povzročajo nela- godje in povečajo verjetnost, da jih ne uporabljajo v skladu z navodili. V prih odnosti lah ko pričakujemo večje poeno- tenje izrazov in standardnih vrednosti za enake vrste zra- čnih filtrov in mask na svetovnem nivoju. S tem bi značilno olajšali njih ovo prepoznavnost, osebno uporabo, sveto- vanje v lekarnah in zdravstvenih ustanovah , pa tudi trgo- vanje. 6 VIRI 1. Fuzzi S, Baltensperger U, Carslaw K, Decesari S, Denier van der Gon H, et al. Particulate matter, air quality and climate: lessons learned and future needs. Atmos. Chem. Phys., 2015, 15, 8217–8299. 2. Lv Dan, et al. Ecofriendly electrospun membranes loaded with visible-light-responding nanoparticles for multifunctional usages: highly efficient air filtration, dye scavenging, and bactericidal activity. ACS Applied Materials & Interfaces, 2019, 11.13: 12880-12889. 3. Cao C, Jiang W, Wang B, Fang J, Lang J,Tian G, Jiang J, Zhu TF. Inhalable Microorganisms in Beijing’s PM2.5 and PM10 Pollutants during a Severe Smog Event. Environ. Sci. Technol. 2014; 48 (3): 1499–507. 4. Slika 1- Primerjeva velikosti različnih delcev in snovi: Dostop (april 2020) https://smartairfilters.com/en/blog/comparison- mask-standards-rating-effectiveness/ 5. Tomašič T. Korona virus SARS-CoV-2 in bolezen covid-19. Farm. Vestn. 2020; 71 (2): 107-111. 6. Morawska, L.; Cao, J. Airborne Transmission of SARS-Cov-2: The World Should Face the Reality. Environ. Int. 2020, 139, 105730. 7. ISO 16890: Air Filters for General Ventilation 2016; ISO Geneva, Switzerland, 2016. https://www.scribd.com/document/415141099/ISO-16890- Pocket-Guide-english-final 8. Kutter JS, Spronken MI, Fraaij PL, Fouchier RA, Herfst S. Transmission Routes of Respiratory Viruses Among Humans. Curr. Opin. Virol. 2018; 28, 142−51. 9. Maedler L., Friedlander S. K.: Transport of Nanoparticles in Gases: Overview and Recent Advances. Aerosol and Air Quality Research, 2007; 7 (3): 304-42. 10. Chua MH, Cheng W, Goh SS, Kong J, Li B, Lim JYC, et al. Face Masks in the New COVID-19 Normal: Materials,Testing, and Perspectives. AAAS Research, 2020  Article ID 7286735 11. Liu H, Cao C, Huang J, Chen Z, Chen G, Lai Y. Progress on particulate matter filtration technology: basic concepts, advanced materials, and performances. Nanoscale. 2020; 2(2):437-453. 12. Colbeck I, Lazaridis M. Filtration Mechanisms. In Aerosol Science: Technology and Applications, 1st ed.; Colbeck, I. Lazaridis, M., Eds.; John Wiley & Sons: New York, 2014; pp 89−118. 13. Leung W W F, Sun Q. Electrostatic Charged Nanofiber Filter for Filtering Airborne Novel Coronavirus (COVID-19) and Nano- Aerosols. Sep. Purif. Technol. 2020, 250, 116886. 14. European Standards. UNE EN 14683:2019+AC: 2019. Medical Face Masks - Requirements and Test Methods (2019) https://www. en-standard.eu/ 15. EN 149:2001+A1:2009: Respiratory Protective Devices. Filtering Half Masks to Protect against Particles. Requirements, Testing, Marking. https://www.en-standard.eu/bs-en-149- 2001-a1-2009-respiratory-protective-devices. 16. Konda A, Prakash A, Moss GA, Schmoldt M, Grant GD, Guha S. Correction to aerosol filtration efficiency of common fabrics used in respiratory cloth masks. ACS Nano, 2020; 14 (5): 6339–47. 17. European Medicines Agency. Alofisel product information. https:// www.ema.europa.eu/en/documents/product- information/alofisel-epar-product-informationen.pdf 210 FILTRIRANJE ZRAKA IN RAZVOJ OBRAZNIh MASK IZ NANOVLAKEN ZA ZAš ČITO PRED VIRUSI farm vestn 2021; 72 18. Lee Shu-An, Dong-Chir Hwang, He-Yi Li, Chieh-Fu Tsai, Chun- Wan Chen, Jen-Kun Chen. Particle size-selective assessment of protection of European standard FFP respirators and surgical masks against particles-tested with human subjects. J Healthcare Eng. 2016, 2016:8572493. 19. Lin K, Marr LC. Humidity-dependent decay of viruses, but not bacteria, in aerosols and droplets follows disinfection kinetics. Environ. Sci. Technol. 2020; 54 (2): 1024−1032. 20. Anja Pogačnik Krajnc A, Pirker L, Gradišar Centa U, Gradišek A, Mekjavic IB, Godnič M, Cebašek M, Bregant T, Remškar M. Size- and time-dependent particle removal efficiency of face masks and improvised respiratory protection equipment used during the COVID-19 pandemic. Sensors 2021; 21: 1567. 21. El-Atab N, Qaiser N, Badghaish H, Shaikh SF, Hussain MM. Flexible nanoporous template for the design and development of reusable anti-COVID-19 hydrophobic face masks. ACS Nano 2020, 14 (6), 7659−7665. 22. WANG, Na, et al. Electret nanofibrous membrane with enhanced filtration performance and wearing comfortability for face mask. Journal of colloid and interface science, 2018, 530: 695-703. 23. Armenrano I, Barbanera M, Carota E, Crognale S, Marconi M, Rossi S, Rubino G, Scungio M, Taborri J, Calabro G. Polymer materials for respiratory protection: processing, end use, and Testing Methods. ̀ACS Appl. Polym. Mater 2021; 3 (2): 531– 548. 24. Stefens B. Evaluating the sensitivity of the mass-based particle removal calculations for HVAC filters in ISO 16890 to assumptions for aerosol distributions. Atmosphere 2018; 9:85. 25. Zhu M, Xiong R, Huang C. Bio-based and photocrosslinked electrospun antibacterial nanofibrous membranes for air filtration. Carbohydr Polym. 2019 Feb 1;205:55-62. 26. Junter, G.-A.; Lebrun, L. Cellulose-Based Virus-Retentive Filters: A Review. Rev. Environ. Sci. Bio/Technol. 2017, 16 (3), 455−489. 27. Bortolassi AC, Guerra VG, Aguiar ML, Soussan L, Cornu D, Miele P , Bechelany M. Composites Based on Nanoparticle and PAN Electrospun Nanofiber Membranes for Air Filtration and Bacterial Removal. Nanomaterials (Basel). 2019 Dec 6;9(12):1740. doi: 10.3390/nano9121740 28. Li, Y.; Yin, X.; Si, Y.; Yu, J.; Ding, B. All-Polymer Hybrid Electret Fibers for High-Efficiency and Low-Resistance Filter Media. Chem. Eng. J. 2020, 398, 125626. 29. Larsen SG, Cheng Y, Daemen LL, Lamichhane NT, Hensley KD, Hong K et al. Polymer, Additives, and Processing Effects on N95 Filter Performance. ACS Appl. Polym. Mater. 2021, 3, 2, 1022–1031. 30. Barhoum A, et al. Nanofibers as new-generation materials: From spinning and nano-spinning fabrication techniques to emerging applications. Applied Materials Today, 2019, 17: 1-35. 31. Noushini A, Samali B, Vessalas Ki. Effect of polyvinyl alcohol (PVA) fibre on dynamic and material properties of fibre reinforced concrete. Construction and Building Materials, 2013, 49: 374-383. 32. Lv D, Zhu M, Jiang Z, Jiang S, Zhang Q, Xiong R, Huang C. Green electrospun nanofibers and their application in air filtration. Macromol. Mater. Eng. 2018, 303, 1800336. 33. Rosic R, Kocbek P , Pelipenko J, Kristl J, Baumgartner S. Nanofibers and their biomedical use. �Acta Pharm 2013; 63: Issue: 3, 295-304. 34. Pelipenko J, Kocbek J, Kristl J. Critical attributes of nanofibers: Preparation, drug loading, and tissue regeneration. Int J Pharm, 2015; 484: 57–74. 35. Janković B, Pelipenko J, Škarabot M, Muševič I, Kristl J. The design trend in tissue-engineering scaffolds based on nanomechanical properties of individual electrospun nanofibers. Int J Pharm 2013; 455 (1–2), 338-347. 36. Singh KV, Ravi KS, Sun W, Tan CS. Transparent nanofibrous mesh self-assembled from molecular LEGOs for high efficiency air filtration with new functionalities. Small 2016, DOI: 10.1002/smll.201601924 37. Jiajia, et al. Electrospun nanofibers: new concepts, materials, and applications. Accounts of chemical research, 2017, 50.8: 1976-1987. 38. Zhou J, Hu Z, Zabihi F, Chen Z, Zhu M. Progress and perspective of antiviral protective material. Advanced Fiber Materials , 2020, 2 (3), 123–139. https://doi.org/10.1007/s42765-020-00047-7 39. Zhua M, Huaa D, Zhongc M, Zhanga L, Wanga F, Gaod B, et al. Antibacterial and Effective Air Filtration Membranes by “Green” Electrospinning and Citric Acid Crosslinking. Colloid and Interface Science Communications 2018; 23 (3): 52-58. 40. Wang B, Wang Q, Wang Y, Di J, Miao S, Yu J. Flexible multifunctional porous nanofibrous membranes for high- efficiency air filtration. ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 43409−43415. 41. Zhou J, Hu Z, Zabihi F, Chen Z, Zhu M. Progress and perspective of antiviral protective material. Advanced Fiber Materials , 2020, 2 (3), 123–139. 42. Chen R, Gan Z, et al. Thermoplastic Polyurethane Nanofiber Membrane Based Air Filters for Efficient Removal of Ultrafine Particulate Matter PM0.1. ACS Appl. Nano Mater. 2021, 4 (1), 182–189.