Il progetto UM mira a produrre localmente respiratori N95

Jul 06, 2023

Un progetto guidato dall’Università del Michigan mira a soddisfare le esigenze di respiratori medici N95 dopo una carenza all’inizio della pandemia di COVID-19 e potrebbe portare a una “piattaforma di innovazioni” nei materiali e nel design delle maschere.

Il progetto, co-guidato da Albert Shih, professore del dipartimento di ingegneria meccanica, mira a creare due macchine modulari prodotte negli Stati Uniti per produrre le maschere localmente.

Uno strato intermedio delle maschere N95 è costituito da un materiale filtrante in plastica non tessuto soffiato a fusione, caricato elettrostaticamente e in grado di bloccare particelle di aerosol delle dimensioni di un virus. Lo strato scarseggiava durante la pandemia e la fornitura mondiale è prodotta da grandi macchinari realizzati principalmente in Cina e Germania, ha affermato Shih.

"Solo due paesi possono produrre queste grandi macchine ora", ha detto Shih. "Sottolineiamo... la produzione locale, quindi le nostre macchine sono più piccole e dal design più modulare."

Le resine necessarie per produrre i filtri per le maschere non sono prodotte negli Stati Uniti, ha affermato Brian Love, professore presso il Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali e Ingegneria Biomedica dell’UM.

"Produciamo collettivamente molti tessuti non tessuti negli Stati Uniti, ha detto Love. "C'è una vasta gamma di queste resine che vengono prodotte, ma molte di loro non hanno l'additivo per poter funzionare come un attraente filtro basato sulla carica. Se disponiamo della capacità della macchina qui, possiamo formulare le nostre resine per realizzare strati non tessuti che replicano ciò che viene utilizzato nelle maschere in questo momento."

La pandemia ha stimolato innovazioni nel design e nei materiali delle mascherine, ma queste devono avere capacità di produzione per avere un impatto sulla salute delle persone, ha affermato Shih. Il suo laboratorio sta collaborando con aziende produttrici di macchinari con sede negli Stati Uniti per progettare e costruire le macchine per la produzione di N95.

"Stiamo essenzialmente utilizzando il design del materiale esistente per dimostrare che possiamo farlo con una piccola macchina per la produzione localizzata", ha affermato Shih.

Secondo i Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie, i respiratori chirurgici N95, un sottoinsieme degli N95, inizialmente erano ricercati dagli operatori sanitari per limitare l’esposizione al COVID-19. All’inizio della pandemia gli Stati Uniti hanno riscontrato gravi carenze di dispositivi di protezione individuale, o DPI, compresi i respiratori. La Food and Drug Administration ha annunciato la scorsa estate che la domanda in ambito sanitario non superava più la domanda.

Una volta costruita la macchina, il laboratorio di Shih la testerà prima per vedere se è in grado di creare maschere N95 utilizzando l'attuale materiale e design melt-blown. Possono quindi iniziare a sperimentare nuovi design e materiali delle mascherine che potrebbero consentire una migliore filtrazione, comfort e tenuta attorno al viso, ha affermato Shih.

Le macchine potrebbero essere “una piattaforma per innovazioni” in nuovi materiali e design delle maschere N95, in particolare per gli operatori sanitari, ha affermato Shih.

"La fase due è quella in cui le innovazioni dei nuovi materiali e dei nuovi design si uniranno per essere competitivi", ha affermato.

Cambiare la filtrazione nelle maschere N95 è costoso con le grandi macchine attualmente utilizzate, ha detto Shih. Non è ancora chiaro quanto costerà produrre maschere N95 con la nuova macchina, ma l’obiettivo è quello di essere competitivi in ​​termini di costi, ha detto Shih.

Il progetto potrebbe essere una misura di sicurezza preventiva in caso di future pandemie che coinvolgono virus presenti nell’aria quando probabilmente saranno necessarie maschere N95, ha affermato Love.

"Avere un solo produttore negli Stati Uniti che produce materiali appropriati per le maschere contribuirebbe notevolmente a ridurre al minimo i problemi di amplificazione che potrebbero derivare da interruzioni nella catena di approvvigionamento", ha affermato Love.

Il progetto ha ricevuto un finanziamento di 3 milioni di dollari dall’American Rescue Plan Act e due produttori con sede in Florida stanno lavorando alla costruzione delle macchine. Hills Inc. sta costruendo la macchina per fusione a fusione mentre la società DemeTECH sta costruendo la macchina di assemblaggio N95. La macchina di assemblaggio integrerà la macchina per fusione a fusione di Hill entro quest'estate e Shih prevede di trasferire e installare il sistema di produzione N95 nel Michigan entro la fine del 2023.