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Die von Forschenden der Empa und der EPFL gemeinsam entwickelten vollständig transparenten Operationsmasken stehen kurz vor der industriellen Fertigung. Das neu gegründete Start-up HMCARE konnte unlängst eine Million Franken an Fördergeldern einwerben.
In den letzten zwei Monaten haben wir vielerorts erlebt, wie seltsam es ist, mit Menschen zu sprechen, bei denen man nur die Hälfte des Gesichts sieht, weil sie eine Maske zum Schutz vor COVID-19 tragen. Emotionen lassen sich nur schwierig entschlüsseln, die Stimme wird gedämpft. Es gibt jedoch Menschen, bei denen die Gesichtsmaske die Kommunikation zusätzlich erschwert: Kinder, ältere Menschen und Schwerhörige zum Beispiel. Daher arbeiten Forschende der Empa gemeinsam mit ihren Kollegen vom «EssentialTech Center» der EPFL seit rund zwei Jahren an der Konzeption und Entwicklung einer transparenten Chirurgenmaske. Das Material der Maske aus organischen Polymeren ist inzwischen verfügbar, und so konnte vor Kurzem das Start-up HMCARE gegründet werden. Das noch junge Unternehmen konnte bereits eine Million Franken an Fördergeldern einwerben und damit in die Produktionsphase übergehen. Die Vermarktung der Masken ist auf Anfang 2021 geplant.
Transparenz, Beständigkeit, Porosität
Die «HelloMask», so heisst die Operationsmaske, soll die normalerweise von medizinischem Personal getragene dreilagige Maske ersetzen, die seit der Pandemie überall in der Öffentlichkeit zu sehen ist. Die vollständig durchsichtige Version wurde vor allem mit dem Ziel entwickelt, die Beziehung zwischen Pflegepersonal und Patienten zu verbessern.
Klaus Schönenberger, Direktor des «EssentialTech Center» der EPFL, der sich um die Bereitstellung von Technologien und humanitären Massnahmen für Entwicklungsländer kümmert, war 2015 sehr berührt, als er in Westafrika Krankenschwestern mit Ebola-Patienten arbeiten sah: «Von Kopf bis Fuss geschützt, trugen sie ein Foto von sich auf der Brust, um ihrer Beziehung zu ihren Patienten eine menschliche Note zu verleihen.» Ohne zu zögern nahm er deshalb das Projekt auf, als Thierry Pelet, künftiger CEO von HMCARE, und Sacha Sidjanski, Projektmanager der Fakultät für Biowissenschaften, ihm im darauffolgenden Jahr die Idee einer ehemaligen Geschichtenerzählerin der Hôpitaux universitaires de Genève (HUG) präsentierten. Diane Baatard fand es schade, dass die kleinen, schwerkranken Zuhörerinnen und Zuhörer ihren Gesichtsausdruck beim Erzählen nicht sehen konnten.
Im Internet findet man zwar einige Prototypen von Masken, mit welchen der untere Teil des Gesichts sichtbar ist. Doch es handelt sich hier um herkömmliche Masken, in welche eine Kunststoffschicht integriert wurde», erklärt Thierry Pelet. Diese Art von Polymer ist nicht porös genug, behindert den Atemkomfort und lässt die Maske feucht werden. Um insbesondere Transparenz, Beständigkeit und Porosität in Einklang zu bringen, waren zwei Jahre gemeinsamer Forschung an der Empa und der EPFL erforderlich. Das Ergebnis ist eine Membran aus einem speziell für diese Anwendung entwickelten Polymer. «Wir können derartige feine Membranen mit einer Porengrösse von etwa 100 Nanometern mittels so genanntem Elektrospinnen herstellen», erklärt Empa-Forscher Giuseppino Fortunato vom Labor für «Biomimetic Membranes and Textiles» in St. Gallen. Die Anordnung der Fasern sorgt für winzige Zwischenräume, die zwar Luft durchlassen, Viren und Bakterien aber zurückhalten.
Um einen optimalen Schutz zu garantieren, sind die neuen Masken – genau wie die derzeit verwendeten – für den einmaligen Gebrauch bestimmt. Die Frage des Recyclings oder der Verwendung eines biologisch abbaubaren Materials stellte sich bereits zu Beginn des Projekts. «Unsere Masken bestehen zu 99 % aus Biomassederivaten, und wir arbeiten weiter daran, sie vollständig umweltverträglich zu machen», sagt Thierry Pelet.
Produktion in der Schweiz
Bei der Herstellung mittels Elektrospinnen werden Polymerfilamente dank elektrischer Anziehung gedehnt. Für die Massenproduktion sind nur wenige Anpassungen erforderlich. Das neue Material wird in Form einer Rolle produziert, von der die Masken abgeschnitten und zusammengesetzt werden können. Die ursprünglich in Asien geplante Produktion der HelloMask wird möglicherweise in der Schweiz erfolgen. Nachdem die Nachfrage nach herkömmlichen chirurgischen Masken aufgrund der Pandemie stark gestiegen ist, sollten hierzulande bald entsprechende Produktionslinien vorhanden sein. Die Herstellung der HelloMask liesse sich so problemlos integrieren. Thierry Pelet verhandelt derzeit mit mehreren Unternehmen und Behörden.
Der aufgrund der Pandemie grosse Bedarf an Schutzmasken hat für HMCARE die Suche nach Investoren erleichtert. Das Hello Mask-Projekt wurde anfangs von einem Dutzend philanthropischer Stiftungen, später von der Innosuisse unterstützt und richtet sich in erster Linie an den medizinischen Bereich – auch Zahnärzte haben bereits Interesse gezeigt. Das Start-up schliesst jedoch die Vermarktung für die breite Öffentlichkeit in einem zweiten Schritt nicht aus.
Dr. Giuseppino Fortunato
Empa, Biomimetic Membranes and Textiles
Tel. +41 58 765 76 77
Giuseppino.Fortunato@empa.ch
Klaus Schönenberger
EPFL, EssentialTech Center
Tel. +41 21 693 60 83
Klaus.Schonenberger@epfl.ch
Thierry Pelet
CEO HMCARE
Tel. +41 79 617 46 56
Thierry.Pelet@epfl.ch
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http://redaktion@empa.ch
Durch die Kollaboration von Empa und EPFL konnten transparente Schutzmasken entwickelt werden
EPFL
Empa-Forscher Giuseppino Fortunato und sein Team vom Biomimetic Membranes and Textiles Lab in St. G ...
EPFL
Criteria of this press release:
Journalists
Materials sciences, Medicine, Nutrition / healthcare / nursing
transregional, national
Cooperation agreements, Research results
German
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