Новые долговременные методы защиты от коронавируса COVID-19 с использованием цеолита
цеолит коронавирус маска мембрана
КОПЫЛОВ Михаил Иннокентьевич - доктор геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник (Институт тектоники и геофизики им. Ю.А. Косыгина ДВО РАН, Хабаровск), *ФЕДОСЕЕВ Дмитрий Геннадьевич - кандидат геолого-минералогических наук, научный сотрудник (Дальневосточный геологический институт ДВО РАН, Владивосток), СНЫЧКОВ Александр Дмитриевич - президент (ООО Компания «Дальцеолит», Хабаровск).
В качестве долговременных защитных мер от коронавируса предлагается использовать материалы, выполненные из цеолита. Цеолит высокопористый материал (15--30 %) пропитывается воздухом с захватом коронавирусных молекул и действует как молекулярное сито. Цеолит ремомендуется использовать как напылительный или эмульсионный материал на маски, мембраны, обои стен, для обработки потолков, кают, комнат, автобусов. Он может не только нейтрализовать молекулы коронавируса, но и очищать воздух от многих вредных газов.
Ключевые слова: коронавирус, цеолит, молекулярное сито, нейтрализация молекул, защита, маски, мембраны, обои.
New long-term methods of protection from COVID-19 coronavirus using zeolite
M.I. KOPYLOV (Yu.A. Kosygin Institute of Tectonics and Geophysics, FEB RAS, Khabarovsk), D.G. FEDOSEYEV (Far East Geological Institute, FEB RAS, Vladivostok), A.D. SNYCHKOV («Dalceolit Company», LLC, Khabarovsk).
The materials made of zeolite are proposed to be used as the long-term coronavirus-protective measures. Zeolite is a highly porous material (15--30 %) and it is saturated with air while capturing coronavirus molecules, acting as a molecular sieve depending on the diameter of the molecule. Zeolite is proposed to be applied as a spray or emulsion material for masks, membranes, wallpaper walls, ceilings, cabins, rooms and buses. It not only neutralizes the coronavirus molecules, but also purifies the air from many harmful gases.
Key words: coronavirus, zeolite, molecular sieve, neutralization of molecules, protection, masks, membranes, wallpaper.
Введение
Биологи, вирусологи, медики бьются сегодня над разрешением проблемы происхождения коронавируса. Откуда и каким образом появился этот агрессивный вирус? Какие способы защиты существуют, чтобы не заразиться опасным вирусом? Специалисты изучают сотни геномов вируса из анализов пациентов, чтобы понять, где началась вспышка заражения, как вирус перемещается с одного конца планеты на другой. И главное, они пытаются предсказать ранние факторы появления будущих очагов инфекции. По предварительным данным, коронавирус COVID-19 мутирует примерно два раза в месяц. Это не сильно влияет на его распространение, но помогает биологам, вирусологам, медикам понять, как вирус перемещается, и составить его своеобразное «семейное древо» [11-13]. Летальность от COVID-19 значительно увеличивается с возрастом пациента, это приводит к росту общей смертности от пандемии коронавируса. Люди старшего возраста и с ослабленной иммунной системой находятся в зоне риска тяжелого заболевания. Изначальным переносчиком вируса 2019-nCoV, как предполагают ученые, стали животные с рынка морепродуктов в Ухани (Китай), где шла активная торговля не только рыбой, но и сурками, змеями и летучими мышами.
Заражение вирусом вызывает лихорадку, кашель, проблемы с дыханием и постоянное отхаркивание. Инкубационный период длится несколько недель, затем практически мгновенно начинается сильнейшая лихорадка. Больные умирают от истощения, осложнений и сопутствующих инфекций. В разных странах эпидемия развивается по-разному, и на это влияет множество факторов: в одних наибольшую роль играет средний возраст населения и принятые в обществе культурные и гигиенические нормы, в других - общее состояние системы здравоохранения, в третьих - опыт ранее пережитых эпидемий, который помог властям вовремя принять необходимые меры.
Наибольшее число погибших зафиксировано в США, Бразилии, Индии, Италии, Испании, где эпидемию COVID-19 выявили почти с двухмесячной задержкой. В итоге буквально за пару недель число пациентов в этих странах взлетело до десятков тысяч. Системы здравоохранения США, Италии, Испании не выдержали пиковой нагрузки. Итальянские врачи говорили, что они не были готовы к эпидемии и что у них недостаточно персонала. Весной 2020 г. ситуация там была настолько катастрофичной, а больных так много, что врачам приходилось выбирать, кого лечить, а кому дать умереть - по законам военного времени. Итальянский Институт анестезии, реанимации и интенсивной терапии опубликовал рекомендации для врачей в чрезвычайных условиях, в которых советует лечить тех, у кого «больше шансов на выздоровление».
В Италии и Испании были закрыты школы и университеты, места массового скопления людей, бары и рестораны, магазины, кроме продуктовых и аптек, многие предприятия. Только после этого быстрый рост распространения коронавируса приостановился. За время пандемии стало ясно, что важно ограничивать контакты каждого конкретного человека с внешним миром, а вот закрывать города и страны совсем необязательно. Симуляции показывают, как изменяется кривая количества зараженных в зависимости от выбранной стратегии: не делать ничего, закрыть город на карантин, социально изолировать четверть населения, изолировать 7/8 населения. Следует отметить, что стратегия мягкой изоляции выигрывает у карантина, а почти полная изоляция - наиболее надежный способ остановить эпидемию.
Коронавирус и вирус гриппа могут иметь сходные симптомы, но генетически они абсолютно разные. Вирусы гриппа размножаются очень быстро, симптомы проявляются через 2-3 дня после заражения, а коронавирусу требуется для этого до 14 дней. Особенно опасен коронавирус тем, что в течение нескольких дней после заражения человек не испытывает никаких симптомов, но уже может заражать других. Это существенно затрудняет стратегию изоляции зараженных.
В конце января 2020 г. Всемирная организация здравоохранения объявила режим международной чрезвычайной ситуации, связанный со вспышкой коронавирусной пневмонии.
Молекулярные биологи из США получили первую трехмерную реконструкцию белков оболочки коронавируса 2019-nCoV, вызвавшего вспышку пневмонии в Китае. Это помогает ученым создать вакцины и лекарства от данной болезни. Получены биофизические и структурные свидетельства того, что белки оболочки 2019-nCoV прикрепляются к рецепторам заражаемых клеток сильнее, чем это делает вирус атипичной пневмонии (SARS). Вдобавок нашло подтверждение, что несколько уже известных антител, которые нейтрализуют SARS, не могут соединяться с белками нового коронавируса.
Британские врачи считают, что тех, кто вылечился от коронавируса, могут ждать серьезные проблемы со здоровьем в будущем [10]. Согласно их исследованию у 30 % переболевших COVID-19 в дальнейшем может развиться фиброз легких - болезнь, при которой в легких образуется рубцовая ткань, что приводит к нарушению дыхательной функции. У половины выздоровевших могут наблюдаться физические, когнитивные и психологические нарушения, а у 10 % пациентов выявлено острое поражение сердца. По мнению ученых, коронавирус способен вызвать повреждения мозга, которые впоследствии могут привести к болезни Альцгеймера. О том, что COVID-19 грозит организму человека тяжелыми последствиями, в апреле сообщили и российские ученые. Ученый- вирусолог Российской академии наук Феликс Ершов указал, что у заразившегося могут возникнуть серьезные повреждения головного мозга. Как и вирусы гриппа и герпеса, коронавирус способен приводить к отмиранию целых участков мозга и сильно ослаблять иммунитет.
В настоящее время в Российской Федерации и других странах ведутся клинические испытания вакцины. В России тестируют сразу несколько вариантов, но массовое их производство начнется не раньше 2021 г. За это время коронавирус может принести миру много бед. Большинство экспертов настроены оптимистично относительно действенности разрабатываемых вакцин, но стопроцентной гарантии ее высокой эффективности нет. Как пример, поиски вакцины от ВИЧ безрезультатно ведутся уже 35 лет. Впрочем, за это время появилось несколько препаратов для эффективной профилактики заболевания.
Размеры коронавируса и способы защиты от него
Немного о коронавирусе и его размерах, чтобы понимать, какие маски и респираторы могут его отфильтровывать, а какие нет и какие меры будут эффективными для длительной защиты.
Средний размер вируса - 0,1 мкм. Зная примерно размер опасного объекта, мы уже можем говорить о масках, которые могут полностью отфильтровать вирус и не способны этого сделать, но могут отфильтровать частички пыли, спор, капли влаги или даже слюны человека. Согласно исследованиям [11-13] вирус «приклеивается» к этим носителям и перемещается вместе с ними.
Начнем с устройства с самой высокой защитой - PAPR (Powered Air-Purifying Respirator). Данное устройство имеет конструкцию герметичного шлема, в котором сложный, комбинированный и очень дорогой входной фильтр очищает воздух и защищает человека от токсичных газов, вирусов и бактерий. Такой шлем имеет централизованную систему подачи воздуха. В ряде случаев дыхательная смесь может подаваться даже не через фильтр, а из отдельной емкости с абсолютно чистой дыхательной смесью. Компрессор приводится в действие электрическим мотором, поддерживает в зоне дыхания необходимое давление и доставляет к лицу человека совершенно чистый воздух. Но это слишком сложно, неудобно, дорого и недоступно большинству населения [12].
Следующий по надежности уровень защиты от коронавируса имеют полнолицевые маски со сменными картриджами. Такая защита лица убережет человека от попадания вируса на слизистую глаз, а правильно подобранный картридж защитит от вдыхания вируса через нос и рот. Однако эта система защиты слишком дорогая, поэтому в настоящее время ею пользуются только врачи и исследователи.
Более простая защита - респираторы полулицевые (Half-Mask Respirator), т.е. маски, не защищающие лицо полностью (глаза открыты). В этом случае нужно дополнительно предусмотреть защиту глаз очками, а лица - щитком либо прозрачным щитком с пристроенными очками.
Самый высокий уровень защиты имеют фильтрующие полумаски марки FFP (Filtering Face Piece). Они способны полностью отфильтровать коронавирус, и именно этот тип масок рекомендован для использования врачами в клиниках. В настоящее время респираторы этого класса поступают только для защиты врачей - в больницы и клиники. Некоторые производители респираторы и маски FFP3 маркируют просто как P3.
Более слабая защита у респираторов FFP2 (средний уровень) и FFP1 (низкий уровень). Эти респираторы могут не отфильтровать сам коронавирус (размер коронавируса меньше ячеек фильтрующей системы), но снизят вероятность заражения благодаря созданию преград для проникновения в организм человека частичек, к которым чаще всего крепится коронавирус. Респираторы с легкостью могут задержать и отфильтровать эти частицы, а значит шансы не заразиться довольно высоки. Для данных респираторов тоже возможна упрощенная маркировка - соответственно Р2 и Р1.
В продаже встречаются респираторы или сменные фильтры для респираторов под маркой PM2.5. Цифры в названии таких респираторов означают размер частицы в микронах, которую фильтр способен задержать. В США производятся и продаются респираторы № 95 с фильтрующей способностью для частиц размером более 0,3 мкм.
Не следует пренебрегать и самодельными трехслойными масками из марли. Ученые из Эдинбургского университета проверяли способность различных масок справляться с фильтрацией частичек размером 0,007 мкм (почти на 2 порядка меньше размера коронавируса). Результаты тестирования хирургической маски (не самодельной, а промышленного производства) показали, что такая маска задерживает до 80 % частичек, т.е. риск заражения становится меньше как минимум в 5 раз по сравнению с ситуацией, когда человек вообще не пользуется средствами защиты. Даже самый простой хлопчатобумажный шарф, согласно результатам испытаний, может остановить 28 % частичек. Согласитесь, это намного лучше, чем ничего. Ведь врачи оценивают вирусную нагрузку, а чем меньше копий вируса попадает в организм, тем эффективнее иммунная система справляется с болезнью. Поэтому важно защищать себя любыми доступными типами масок. Даже самодельными, это лучше и разумнее, чем вообще не пользоваться средствами защиты.
Маску должны носить не только те, кто болен и не хочет заражать других, но и здоровые люди, если хотят избежать болезни. Сколько времени можно носить маску и нельзя ли ее восстановить или продлить срок использования? Можно ли стирать и стерилизовать маски? Какое время можно пользоваться респираторами?
Маски постепенно увлажняются и теряют способность фильтрации: фильтр задерживает частички не только и не столько за счет размера ячеек, сколько благодаря эффекту электризации, а с увлажнением маски этот эффект теряется. Максимально допустимое время использования масок 8 ч, но следует помнить, что после 6 часов использования их защитная способность стремительно падает. Хирургическая трехслойная марлевая маска пригодна в течение 2 ч, после чего ее следует осторожно снять и утилизировать.
Респираторы марок FFP1, FFP2 и FFP3 рассчитаны на эффективную работу в течение 2, 4 и 6 ч соответственно. Респиратор нельзя использовать повторно, его необходимо утилизировать сразу после снятия с лица.
Приведенные выше массовые средства защиты относятся к одноразовым. Учитывая масштабы и опасность заражения коронавирусом, следует искать надежные природные материалы, которые могут длительное время защищать и нейтрализовать вирусные молекулы. Одним из таких материалов может стать минерал цеолит, запасы которого в природе значительные.