萊斯大學的工程師們通過廣泛的實驗和建模，確定適當的加熱將消除標準一次性外科口罩中導致COVID-19的病毒，而不會使口罩本身降解。萊斯大學喬治-R-布朗工程學院的機械工程師Daniel Preston、萊斯大學研究生Faye Yap和德克薩斯大學加爾維斯頓醫學分部(加爾維斯頓) 的合作者的工作表明，口罩可以在降解之前被凈化並重複使用多次。
最重要的是，加熱到70攝氏度（約160華氏度）可以殺死99.9%以上的SARS-CoV-2和他們測試的其他病毒，符合美國食品和藥物管理局的去污準則。這表明有希望調整該方案，以處理未來個人防護設備（PPE）很重要的突發事件。該研究已發表在《危險材料雜誌》上。
這篇論文是由COVID-19大流行引發的系列論文中的第三篇，由美國國家科學基金會快速反應研究撥款支持。2020年8月發表的第一篇論文建議採用加熱法去污是可行的。今年5月發表的第二篇論文比較了美國幾個地方的環境溫度範圍對病毒的影響。
目前的研究引入了一個建模框架，研究人員可以用它來確定一個人需要多少熱量，以及需要多長時間來殺死一種特定的病毒。Preston指出，該框架不僅適用於像SARS-CoV-2這樣的空氣傳播的病毒，而且也適用於生活在表面並主要通過觸摸傳播的病毒。
在描述他們的策略時，研究作者Yap和Preston詳細介紹了已經嘗試過但只在一定程度上起作用的凈化方法：暴露在紫外線下，因為它不能進入口罩常見的褶皺或縫隙；蒸汽，因為它可能損害口罩的結構；或化學消毒劑，可能留下有害的殘留物，也可能使材料降解。
“一般來說，已經證明紫外線是相當有效的，特別是對於平坦或光滑的表面，”機械工程系副教授Preston說。“有很多很好的工作，但不是每個人都能接觸到紫外線，而且熱能克服了織物的縫隙或褶皺帶來的問題。”
當Preston意識到在創建PPE去污的建模框架方面做得很少時，他決定他的實驗室適合做這項工作，還有加爾維斯頓的合作者，他們進行了大部分的加熱實驗。
他回憶說：“我們真的沒有在文獻中找到任何明確描述溫度對病毒去污的影響的資料。至少沒有任何可以應用於大流行病的東西。這使我們在申請資助之前就開始了這項工作。”
他說：“最終，我們所假設的並且現在已經發現的事實是，病毒的熱失活可以很容易地由兩個基本關係的組合來解釋。其中一個是阿倫尼烏斯公式，它將反應參數與溫度聯繫起來。另一個是速率規律，它使用這些反應參數來告訴你一個反應發生的速度。在這種情況下，該反應是病毒本身的滅活。”
Yap說，確保口罩加熱是很重要的。因為口罩很薄，這不像凈化較大的物體那樣是個問題，這是 Preston實驗室未來研究的課題。加熱到70攝氏度對布質口罩應該同樣有效，只要所有層都達到所需的溫度並持續5分鐘。
她指出，如果溫度太高，構成大多數口罩的聚合物纖維會融化，正如他們在樣品的顯微鏡圖像中看到的那樣。Yap說：“在大約125攝氏度時，掩模中的（中間）過濾層開始變形，而在160攝氏度時，它就融化了。當你開始接近材料的熔點時，有一條細線。”
但是在凈化協議確實有效的地方，它的效果非常好。“如果你能讓整個質量加熱到適當的溫度，即70攝氏度，那麼你仍然會在5分鐘內滅活病毒，”Yap說。她說，即使將口罩加熱到適當的溫度長達30分鐘，也沒有使其明顯降解。
Preston說，個人防護設備的短缺在世界許多地方仍然是一個問題。一種簡單而有效的凈化口罩的方法可以幫助許多人。然而，重新使用口罩的能力並不是在大流行病期間保持安全的全部和最終目的。
他說：“我不想聲稱，對穩定在表面的病毒進行熱滅活將是防止COVID-19傳播的主要因素。病毒仍將通過氣溶膠飛沫傳播，從一個人傳播到另一個人。口罩可以防止這種情況，而凈化是限制傳播的次要預防措施。”