Damit Schutzmasken richtig schützen, müssen sie rechtzeitig ersetzt oder gewaschen werden. Eine Maske, die sich jederzeit auf Knopfdruck sterilisieren lässt, wäre da sehr viel praktischer. Hier setzten die Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) und die Firma Osmotex an: Mit einer elektrochemischen Technologie machen sie Viren und andere Krankheitserreger nicht nur passiv, sondern auch aktiv unschädlich.
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“, sagt er. „Das entsprechende Verfahren haben wir bereits patentieren lassen.“
So funktioniert die neue Maske
Die selbstdesinfizierende Maske besteht aus einem mehrlagigen Spezialstoff sowie Elektroden und einer Spannungsquelle. Zwischen zwei leitenden Schichten liegt eine isolierende Membran. Über eine integrierte und per USB aufladbare Batterie wird auf Knopfdruck eine elektrische Spannung von wenigen Volt angelegt. Sie erzeugt reaktive Sauerstoffmoleküle, die Viren und Bakterien inaktivieren.
Auf diese Weise lässt sich die Oberfläche der Maske in wenigen Minuten und auch während des Tragens sterilisieren. Die angelegte Spannung und die erzeugten reaktiven Sauerstoffmoleküle sind dabei laut den Forschern minimal und für Menschen absolut unbedenklich.
Welche reaktiven Sauerstoffmoleküle produziert werden und wie effizient diese die Krankheitserreger inaktivieren, hängt dabei von der eingesetzten Spannung und 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“, sagt ZHAW-Projektleiter Sebastian Opitz. Die Sterilisierungseffizienz könnte also je nach Einsatzbereich spezifisch angepasst werden.
Anwendung in Sportkleidung oder Sitzbezügen
Das elektrochemische Verfahren von Osmotex kam in der Vergangenheit bereits bei der Entwicklung von intelligenten Sporttextilien zum Einsatz, die Schweiß aktiv nach außen transportieren. Im Rahmen des Innosuisse-Projekts soll diese Technologie deshalb auch auf weitere Anwendungen ausgedehnt werden, so etwa auf Sitzbezüge und andere Textilien im öffentlichen Bereich.
Die Liste möglicher Anwendungsbereiche ist dabei lang: Krankenhäuser, Rettungsteams, Hotels, öffentliche Verkehrsmittel, Büros oder Arbeitsplätze könnten künftig auf teure und potenziell gefährliche chemische Stoffe oder UV-Systeme verzichten. „Die elektrochemische Sterilisation könnte sogar eine Antwort auf die wachsende Problematik multiresistenter Krankenhauskeime sein“, sagt ZHAW-Chemiker Chahan Yeretzian.
Denkbar sind aber auch ganz alltägliche Anwendungen. Beispielsweise könnte eine Handtasche die Sterilisierung von Gegenständen wie Schlüssel, Handy oder Münzen übernehmen.
Marktreife im Frühling 2021
Aktuell wird ein Prototyp der neuen Maske von drei Forschungsgruppen am ZHAW optimiert. Während sich Yeretzians Team der Sicherheit der Maske widmet, ist das Team um ZHAW-Mikrobiologe Sievers für die Effizienz und das 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“, erklärt Yeretzian. Spätestens im Frühling 2021 soll die selbstdesinfizierende Maske dann marktreif sein.
Das Projekt wurde von ZHAW-Chemiker Chahan Yeretzian und Osmotex initiiert. Es verfügt über ein Budget von 1,7 Millionen Schweizer Franken (rund 1,58 Millionen Euro).
