Την καταλυτική επίδραση της μάσκας στην προστασία έναντι του νέου κορωνοϊού επιβεβαιώνει μία ακόμη μελέτη με την υπογραφή ερευνητών του Πανεπιστημίου της Νότιας Ντακότα στις Ηνωμένες Πολιτείες, οι οποίοι εξέτασαν τις πιθανότητες μετάδοσης του ιού SARS-CoV-2 σε συνάρτηση με τον όγκο του ιικού φορτίου, του σημείου όπου καταλήγουν τα σταγονίδια στην αναπνευστική οδό, καθώς και τις κλιματικές συνθήκες.
Ο Saikat Basu, επίκουρος καθηγητής στο Τμήμα Εφαρμοσμένης Μηχανικής του Πανεπιστημίου της Νότιας Ντακότα, ανέπτυξε μοντέλο που χρησιμοποιεί ρυθμικά μοτίβα εισπνοής με ζητούμενο να καταγράψει τον όγκο σταγονιδίων που είναι πιθανό να φθάσουν στην πιο ευάλωτη περιοχή της αναπνευστικής οδού.
Η μοντελοποίηση εισπνοής μολυσμένων σωματιδίων εντάσσεται σε χρηματοδοτούμενη από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ έρευνα για την ανάπτυξη μάσκας με επαναχρησιμοποιήσιμο αναπνευστήρα που θα μπορεί να παγιδεύει και να εξοντώνει τον κορωνοϊό.
Τα καλά νέα που προκύπτουν από τη μέχρι στιγμής έρευνα της επιστημονικής ομάδας υπό τον καθηγητή Basu είναι ότι οι μάσκες έχουν τη δυνατότητα να μπλοκάρουν τις ποσότητες σταγονιδίων που είναι πιο πιθανό να φθάσουν την πηγή από όπου ξεκινά η λοίμωξη.
Στον αντίποδα, όμως, καταγράφεται ότι τα μολυσμένα σταγονίδια που απελευθερώνονται όταν εκπνέουν οι φορείς της COVID-19 αφυδατώνονται στον αέρα και έτσι αυξάνεται η δυναμική διασποράς του ιού. «Τα σταγονίδια που εισπνέονται μετά την αφυδάτωση στον εξωτερικό αέρα φέρουν μεγαλύτερο ιικό φορτίο» εξηγεί ο Saikat Basu.
Το γεγονός αυτό μπορεί να έχει σημαντικό αντίκτυπο στη διασπορά του ιού κατά τη διάρκεια του χειμώνα, καθώς η σχετική υγρασία μειώνεται και ακολούθως πυροδοτείται υψηλότερος βαθμός αφυδάτωσης για τα εκπνεόμενα αναπνευστικά σταγονίδια. Επιπρόσθετα, το σύστημα εξαερισμού σε κλειστούς χώρους το χειμώνα μπορεί να αυξήσει την αερογενή μετάδοση μέσω σταγονιδίων.
Κυτταρική καλλιέργεια που έχει διεξαχθεί από το Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας στο Τσάπελ Χιλ, και επιβεβαιώνεται και από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης, έχει διαπιστώσει πως ότι ο ρινοφάρυγγας (το ανώτερο τμήμα του φάρυγγα που βρίσκεται πίσω από τη ρινική κοιλότητα και επάνω από τον οισοφάγο και τις φωνητικές χορδές) λειτουργεί ως κύρια πύλη εισόδου του ιού.
«Ο βλεννογόνος στις πρόσθιες ρινικές διόδους καθιστά πιο δύσκολο για τον ιό να προσβάλει αυτά τα κύτταρα» αναφέρει ο καθηγητής.
Και εξηγεί πως τα ακτινωτά κύτταρα πίσω από την πρόσθια ρινική κοιλότητα διαθέτουν έναν επιφανειακό υποδοχέα, γνωστό ως ACE2, τον οποίο ο ιός χρησιμοποιεί για να εισέλθει στα κύτταρα. Στη συνέχεια, η λοίμωξη εξαπλώνεται στους πνεύμονες μέσω αναρρόφησης των μολυσμένων με το ιό ρινοφαρυγγικών υγρών.
Για να προσδιορίσει ποια μεγέθη σταγονιδίων είναι πιο πιθανό να φτάσουν στον ρινοφάρυγγα, ο καθηγητής Basu ανέπτυξε βασισμένα σε αξονική τομογραφία ψηφιακά μοντέλα του ρινικού περάσματος δύο υγιών ενηλίκων και προχώρησε σε προσομοίωση τεσσάρων ρυθμικών μοτίβων εισπνοής -15, 30, 55 και 85 λίτρων ανά λεπτό.
«Το ρυθμικό μοτίβο των 15 λίτρων ισοδυναμεί με χαλαρή αναπνοή ενώ καθόμαστε και των 30 αντιστοιχεί περίπου στο ρυθμό αναπνοής ενώ περπατάμε» εξηγεί ο καθηγητής. Όταν μυρίζουμε κάτι ή αναπνέουμε με δύναμη αναλογούν σε μοτίβο 60 έως 75 λίτρων/λεπτό.
Κατά μέσο όρο, σταγονίδια μεγέθους 2,5 έως 19 μικρών εισχωρούν πιο εύκολα στον ρινοφάρυγγα. Πρόκειται για σταγονίδια μεγαλύτερου μεγέθους του αναμενόμενου, κατά τον καθηγητή Basu, ο οποίος και υπογραμμίζει πως οι περισσότερες μάσκες μπλοκάρουν αυτά τα σωματίδια.
Παράλληλα, βασιζόμενες σε περιστατικό που καταγράφηκε στις Ηνωμένες Πολιτείες, κατά το οποίο ένα μέλος χορωδίας μετέδωσε τον ιό SARS-CoV-2 σε 52 από τα συνολικά 62 μέλη, ο ίδιος κατέληξε σε μία συντηρητική εκτίμηση που θέλει περίπου 300 σωματίδια του ιού (ή βιριόνια) ως «αφετηρία» της λοίμωξης.
«Το γεγονός ότι ο αριθμός των σωματιδίων του ιού που απαιτείται για την πυροδότηση της λοίμωξης είναι στο εύρος των εκατοντάδων είναι πολύ αξιοσημείωτο και δείχνει πόσο μεταδοτικός είναι ο συγκεκριμένος ιός» δηλώνει ο ίδιος. Συνήθως, μία λοίμωξη του αναπνευστικού συστήματος, όπως η γρίπη, απαιτεί 1.950 έως 3.000 βιριόνια.
