Demnächst erhältlich: Atmungsaktivere und bequemere Gesichtsmasken

12. Juli 2022 – John Schwind sitzt an seinem Schreibtisch in Sea Girt, New Jersey und möchte unbedingt seine ReadiMask 365 vorführen. Er hält etwas hoch, das wie ein weißes Blatt Notizpapier aussieht, zieht eine Schutzfolie ab und klebt die Maske zuerst darauf seine Nase. Er gleitet mit seinen Fingern über sein Gesicht, über seine Wangen und zu seinem Kinn, versiegelt die Maske und demonstriert dann, wie einfach es ist, mit aufgesetzter Maske zu sprechen.

Der medizinische Kleber der Maske klebt direkt auf dem Gesicht, ohne dass es zu Pickeln kommt, sagte er. Es lässt keine Luft entweichen und beschlägt seine Brille nicht. Da es trägerlos ist, schadet es seinen Ohren nicht und lässt sie auch nicht abstehen.

In diesem Herbst hofft Schwind, der CEO von Global Safety First, als einer der beiden Top-Gewinner der bundesstaatlichen Mask Innovation Challenge 150.000 US-Dollar mit nach Hause zu nehmen. Er hat es in die Top 10 geschafft, ist sich aber bewusst, dass er immer noch jede Menge Konkurrenz hat.

Nach dem Start der Challenge Ende 2021 gingen fast 1.500 Einsendungen ein, sagt Kumiko Lippold, PhD, Gesundheitswissenschaftlerin und Managerin der Mask Innovation Challenge. Der Wettbewerb wird von Lippold und anderen Mitarbeitern der Division of Research, Innovation, and Ventures (DRIVe) geleitet, die Teil der Biomedical Advanced Research and Development Authority (BARDA) des US-Gesundheitsministeriums ist.

Wie der Rest von uns weiß Lippold, dass Masken dringend einer Überarbeitung bedürfen. Der Sinn der Herausforderung besteht darin, Masken zu inspirieren und zu entwerfen, die auch bei längerem Tragen bequem sind und einen hervorragenden Schutz bieten. Das Ziel besteht nicht nur darin, uns durch diese Pandemie zu bringen, sondern auch durch künftige Pandemien und andere Notfälle im Bereich der öffentlichen Gesundheit. „Wir konzentrieren uns darauf, Masken für die nächste Pandemie, die nächsten Waldbrände zu bauen“, sagt sie.

Das Projekt ist eine Partnerschaft zwischen BARDAs DRIVe, dem National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) und dem National Institute of Standards and Technology (NIST).

Während NIOSH ein Partner bei der Herausforderung ist und den Maskenentwicklern Feedback gibt, „ist die Maskenherausforderung völlig unabhängig vom NIOSH-Genehmigungsprozess“, sagt Lippold. Unternehmen können die NIOSH-Genehmigung dann später auf eigene Faust beantragen, wenn sie dies wünschen. Die Agentur zertifiziert nur Masken und Atemschutzmasken.

Vorschau auf Masks to Come

„Wir haben einige wirklich erstaunliche Dinge gesehen“, sagte Lippold über die neuen Designs. Da sie keine Favoriten spielen wollte, gab sie einen Überblick über Neuerungen. Einige Designs bestehen aus transparenten Materialien oder teilweise durchsichtigen Materialien, sodass Gesichtsausdrücke gelesen werden können. „Wir haben auch wirklich einzigartige biobasierte Materialien gesehen, die aus Naturprodukten gewonnen werden. In einigen haben wir Sensoren gesehen.“

Ein Maskenmodell verfügt über Origami-Falten, die die Gesamtoberfläche und den Atembereich vergrößern. Einige 3D-gedruckte Masken versprechen eine individuelle Passform und berücksichtigen, ob der Nasenrücken einer Person niedrig oder hoch ist.

Und die Finalisten sind …

ReadiMask 365: „Das kann ich den ganzen Tag tragen“, sagte Schwind über sein neues Design. Es verfügt über einen Nanofaserfilter und ist flexibel. Neben der BARDA-Challenge hat das Unternehmen weitere ReadiMasks auf dem Markt. „Das Wichtigste ist Komfort“, sagt er. „An zweiter Stelle steht der Schutz. Wenn sie das Gefühl haben, nicht gut abzudichten, haben die Benutzer kein Vertrauen in die Maske.“

Er bietet verschiedene Größen von ReadiMasks an, von kleinen Größen für Frauen mit kleineren Gesichtern bis hin zu extragroßen „für NFL-Linemen“.

ClearMask: „Wir sind die ursprüngliche transparente Maske“, sagt Aaron Hsu, CEO und Mitbegründer von ClearMask in Baltimore. Das Unternehmen wurde 2017 gegründet und das klare Design wurde von einem gehörlosen Mitbegründer des Unternehmens inspiriert. Sie sollte operiert werden, doch ihr Gebärdensprachdolmetscher erschien nicht, sodass sie im Operationssaal versuchen musste, mit maskierten Gesundheitsdienstleistern zu kommunizieren. Damals gab es keine transparenten Masken, sagt Hsu.

„Die Möglichkeit, mit BARDA zusammenzuarbeiten und ihre Weisheit zu erfahren, ist von unschätzbarem Wert“, sagt er.

Hsu glaubt, dass Masken bestehen bleiben werden, zumindest für einige. „Ich denke, ein gewisser Prozentsatz der Bevölkerung wird sie trotzdem weiterhin tragen.“ Er geht davon aus, dass das Tragen von Masken im Gesundheitswesen strenger werden wird.

„Selbst jetzt, wenn man ein Krankenhaus betritt, kann es sein, dass man eine Maske tragen muss“, sagt er, selbst als Besucher. Die Masken seines Unternehmens lassen sich leicht anpassen und werden um den Kopf befestigt, sodass die Ohren nicht schmerzen, sagt er.

4C Luft:Die transparente BreSafe-Maske ist halbtransparent und besteht aus einem Nanomaterial, das ein hohes Maß an Filterung und Atmungsaktivität bei gleichzeitig gewisser Transparenz bietet.

Air99: Basierend auf Origami-Prinzipien soll die Airgami-Maske die Passform, Atmungsaktivität und Ästhetik gegenüber bestehenden Masken verbessern. „Airgami passt besser, funktioniert besser und sieht besser aus“, sagt Min Xiao, ein Unternehmenssprecher. „Es fällt nicht von der Nase oder fällt auf den Mund, und die Brille beschlägt weniger“, sagt sie. Stimmen sind weniger gedämpft.“ Außerdem sei es wiederverwendbar, abspülbar und hitzedesinfizierbar, sagt sie. Es kam im November 2020 auf den Markt.

Air Flo Labs: Flo Mask Pro habe, wie auch die anderen Designs des Unternehmens, über 100 3D-Gesichtsscans bei vielen ethnischen Gruppen durchgeführt, um eine bessere Passform zu erzielen, sagt Kevin Ngo, sein Erfinder. Für die Erwachsenenmasken werden zwei Nasensteggrößen angeboten. Und Benutzer können zwischen einem Pro-Filter mit 99 % Filterung oder einer Everyday-Maske wählen, die viel atmungsaktiver sein soll als andere Masken. „Unsere Silikondichtung ist unglaublich weich und sanft zur Haut“, sagt Ngo. „Außerdem bieten wir Einkerbungen für Brillengläser an, die ein Beschlagen verhindern.“ Das Unternehmen begann im Mai mit der Auslieferung; Mittlerweile seien mehrere tausend Masken im Einsatz, sagte Ngo.

Georgetown Universität:Die intelligente Maske dieses Teams besteht aus Metallschäumen, die gereinigt und wiederverwendet werden können.

Levi Strauss & Co.: Die Form der Maske kann von jeder einfachen Bekleidungsfabrik hergestellt werden. Ziel ist es, die Bekleidungslieferkette als weitere Quelle für kostengünstige, leistungsstarke Masken zu aktivieren.

Matregenix:Diese Maske aus transparenter Nanofaser ermöglicht eine einfachere Kommunikation bei gleichzeitig hoher Filterung.

SEAL-Labor: Die SINEW-Maske steht für Smart, Individualized, Near-Face, Extended Wear. Die Maske nutzte eine Technologie, um die Mängel herkömmlicher Atemschutzmasken zu überwinden und gleichzeitig den gleichen Schutzgrad zu bieten. Es kommt nicht mit der Gesichtshaut des Trägers in Kontakt.

StaySafeNow: Ein Team der Harvard University hat Crystal Guard entwickelt, eine wiederverwendbare, kostengünstige transparente Maske. Laut seinen Entwicklern soll es besonders für wichtige Mitarbeiter, Lehrer und andere nützlich sein, die bei der Erledigung ihrer Arbeit kommunizieren müssen.

Tschüss N95?

„Aus unserer Sicht bestand unser Ziel bei der Maskenherausforderung nicht darin, die N95-Atemschutzmaske zu ersetzen“, sagt Lippold. N95-Masken, die vom NIOSH zertifiziert sind, sind wertvoll und schützen Menschen in Hochrisikoumgebungen. „Mit der Masken-Challenge war es unser Ziel, der Öffentlichkeit eine vergleichbare Alternative zu bieten, die ihrem spezifischen Risikoniveau wirklich gerecht wird.“ Die Arbeit im Gesundheitswesen birgt ein anderes Risiko als der Gang zum Lebensmittelgeschäft, sagt sie.

„Eine häufige Beschwerde beim N95 ist, dass sie sehr unbequem sind.“ Es stellt ein großes Hindernis für die Einhaltung von Vorschriften dar, „und wir wollten diese Lücke schließen. Wir haben [die Einträge] nicht direkt mit einem N95 verglichen“, sagt sie, obwohl ihre Tests denen von NIOSH ähnelten. Eine Reihe von Finalisten sagen, dass sie die NIOSH-Genehmigung anstreben werden, sagt sie.

Mittlerweile stehen einige Masken der Finalisten zum Verkauf. Air Flo Labs zum Beispiel bietet seine Flo Mask Pro online zum Verkauf an und weist darauf hin, dass BARDA ihm erlaubt hat, die Testergebnisse von NIOSH und NIST zu veröffentlichen.

Von 1.500 auf 10 kommen

In der ersten Phase der Challenge, sagt Lippold, „war das Ziel, ein möglichst breites Publikum anzusprechen.“ Mit der zweiten Phase wurde die Messlatte etwas höher gelegt. Anstatt Ideen nur auf Papier einzureichen, mussten Unternehmen Prototypen für Labortests einreichen. „Wir haben etwa 80 Einsendungen bekommen“, sagt sie.

Diese 80 wurden auf 10 Finalisten reduziert. Die Teams hatten Prototypen geschickt, und Experten, darunter auch von NIOSH und NIST, bewerteten sie und betrachteten manchmal mehrere Kopien der Masken. Experten untersuchten, wie gut die Masken die Luft filterten, wie atmungsaktiv sie waren und andere Daten. Nachdem den Maskenherstellern das Feedback übermittelt worden war, begannen sie mit der Neugestaltung. „Wissenschaftler können diese Daten nutzen und diese Prototypen grundsätzlich verbessern“, sagt Lippold.

Die letzte Testrunde findet im September statt und die Gewinner werden im Herbst bekannt gegeben. Die Möglichkeit ermöglichte es Unternehmen, ihre Produkte Tests zu unterziehen, die ihnen sonst vielleicht nicht möglich gewesen wären, sagt sie.

Kumiko Lippold, PhD, Gesundheitswissenschaftlerin und Managerin der Mask Innovation Challenge, Abteilung für Forschung, Innovation und Ventures (DRIVe) der Biomedical Advanced Research and Development Authority (BARDA), US-Gesundheitsministerium.

John Schwind, CEO, Global Safety First LLC, Sea Girt, NJ.

Aaron Hsu, CEO und Mitbegründer, ClearMask, Baltimore.

US-Gesundheitsministerium: „BARDA gibt Phase-2-Finalisten der Mask Innovation Challenge bekannt.“