ZHAW-Forschende entwickeln mit der Schweizer Firma Osmotex AG eine selbstdesinfizierende Maske, die Viren auf Knopfdruck inaktiviert. Der Prototyp dieser weltweit einzigartigen Maske aus elektrochemischen Textilien zeigt eine antivirale Wirkung von über 99 Prozent. Weitere Anwendungen wie sterilisierbare Sitzbezüge werden geprüft.
Die neuartige Maske inaktiviert Viren und Bakterien mittels einer kleinen Spannung.
(Foto: ZHAW / Hannes Heinzer)
Ob aus Zellulose oder Stoff: Schutzmasken sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Ihre
Schutzwirkung basiert bei den heutigen Modellen auf der Filterung der Aerosole oder zusätzlich auf der
passiven Inaktivierung der Viren mittels geladener Oberflächen, zum Beispiel durch Silberkationen.
Damit die Masken zuverlässig schützen, müssen sie richtig getragen und rechtzeitig ersetzt oder
fachgerecht gewaschen werden. Eine Schutzmaske, die sich jederzeit auf Knopfdruck sterilisieren
lässt, hätte entscheidende Vorteile. Hier setzten die ZHAW und die Firma Osmotex aus Thalwil an: Mit
einer neuartigen elektrochemischen Technologie können Viren und andere Krankheitserreger nicht nur
passiv, sondern zusätzlich auch aktiv unschädlich gemacht werden. Aktuell wird ein Prototyp dieser
Maske von drei Forschungsgruppen des ZHAW-Instituts für Chemie und Biotechnologie in Wädenswil
optimiert. Die Forschenden konnten nachweisen, dass die neuartige Maske sicher und gesundheitlich
unbedenklich ist. Sie soll spätestens im Frühling 2021 marktreif sein.
Erste Maske mit elektrochemischer Technologie
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. Das entsprechende Verfahren haben wir bereits patentieren lassen», erklärt
Heldal. «Dank dem wissenschaftlichen Knowhow der ZHAW konnten wir die Maske optimieren und
innert kurzer Zeit zur Marktreife bringen.» Das gemeinsam von ZHAW-Chemiker Chahan Yeretzian und
Osmotex initiierte Projekt wird von der Förderagentur des Bundes Innosuisse mit 902'000 Franken
unterstützt und verfügt über ein Budget von 1.7 Millionen Franken. Während sich Chahan Yeretzians
Team der Sicherheit der Maske widmet, ist das Team von ZHAW-Mikrobiologe Martin Sievers für die
Effizienz und jenes 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», so Yeretzian.
Sterilisierung auf Knopfdruck
Die neuartige Maske besteht aus einem mehrlagigen Spezialstoff sowie Elektroden und einer
Spannungsquelle. Zwischen zwei leitenden Schichten liegt eine isolierende Membran. Dank einer
integrierten und über einen USB-Anschluss aufladbaren Batterie wird auf Knopfdruck eine elektrische
Spannung von wenigen Volt angelegt. Diese erzeugt reaktive Sauerstoffmoleküle, die Viren und auch
Bakterien zuverlässig inaktivieren. Auf diese Weise lässt sich die Oberfläche der Maske in wenigen
Minuten – und sogar während des Tragens – sterilisieren. Die angelegte Spannung und die erzeugten
reaktiven Sauerstoffmoleküle sind dabei minimal und für Menschen absolut unbedenklich.
Welche reaktiven Sauerstoffmoleküle produziert werden und wie effizient diese die Krankheitserreger inaktivieren, hängt von der eingesetzten Spannung und von 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», so ZHAW-Projektleiter Sebastian Opitz. Die Sterilisierungseffizienz könnte also je nach Einsatzbereich spezifisch angepasst werden.
Potenzial für weitere Anwendungen
Das grosse Potenzial des elektrochemischen Verfahrens von Osmotex zeigte sich schon früher bei
der Entwicklung von «intelligenten» Sporttextilien, die den Schweiss aktiv nach aussen
transportieren. Im Rahmen des Innosuisse-Projekts wollen Osmotex und die ZHAW-Forschenden
diese Technologie deshalb auch auf weitere Anwendungen ausdehnen, so etwa auf Sitzbezüge und
andere Textilien im öffentlichen Bereich. Die Liste der potenziellen Anwendungsbereiche ist lang:
Spitäler, Rettungsteams, Hotels, öffentliche Verkehrsmittel, Büros oder Arbeitsplätze. So könnten
teure sowie potenziell gefährliche chemische Stoffe oder UV-Systeme ersetzt werden. «Die
elektrochemische Sterilisation könnte sogar eine Antwort auf die wachsende Problematik
multiresistenter Krankenhauskeime sein», sagt Chahan Yeretzian. Denkbar sind aber auch ganz
alltägliche Anwendungen. Beispielsweise könnte eine Handtasche der einfachen Sterilisierung von
Gegenständen wie Schlüssel, Handy oder Münzen dienen.
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Prof. Dr. Chahan Yeretzian
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Cornelia Sidler
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