Kako virusi koji uzrokuju bolesti u zraku prenose kapljice s osobe na osobu je komplicirana, nedovoljno proučena stvar. Kapi se mogu (za ovu raspravu) grubo podijeliti u dvije velike kategorije prema veličini
SLIKA 1. Kapljica veća od aerosola, kada izdahne (brzinom <1m / s) ispari ili padne na tlo udaljeno manje od 1,5 m. Kada ga izbacujete velikom brzinom kašljem ili kihanjem, posebno veće kapljice (> 0,1 mm), mlazni zrakoplov mogu da se nose više od 2m ili 6m.
(a) Kapi ispod prečnika 10 um (mikrometar), gornja granica veličine za definiciju ‘aerosola’ (čestice tako lagane da mogu lebdjeti u zraku). Radi kraće, nazovimo ovu kategoriju „aerosoli“. Ovi mali aerosoli nose se ventilacijom ili vjetrovima i tako mogu putovati po sobama. Ono što N95 maske za lice razlikuje od kirurških maski je to što su prve dizajnirane (prema regulatornim zahtjevima) za zaustavljanje aerosola: iz njih se mora filtrirati 95% kapljica manjih od 0,3 um.
(b) Kapljice veće od 10um (mikrometar), dostižući 100um (0.1mm) ili više. Nazovimo ove krupne čestice „kapljicama raspršivanja“ ovdje. (Za detaljniju raspravu pogledajte Nicas i Jones, 2009). Naravno, kapljice mogu biti i veće, do veličine vidljive golim okom u spreju koji nastaje kašljem ili kihanjem (promjera 0,1 mm prema gore). Proračuni Xie i suradnika sugeriraju da kapljice> 0,1 mm mogu ispariti ili pasti na površinu unutar 2 m, ovisno o veličini, vlažnosti zraka i temperaturi.
.Ali kašalj ili kihanje mogu da ih ispaljuju poput projektila iz usta brzinom od 50 metara / sekundi (za kihanje) ili 10 m / s (za kašalj), a kapljice mogu dostići udaljenosti i do 6 m. Ako je to slučaj, tada već spomenuta “sigurna udaljenost” od 6 stopa u društvenim susretima možda neće biti dovoljna – osim ako nosite (jednostavnu) masku – o tome više.
Ovdje je središnja biološka implikacija razlike između aerosola i kapljica raspršivača: Da bi se čestice iz zraka inspirirale i dospjele duboko u pluća, kroz sve zračne kanale do alveolarnih ćelija gdje se odvija izmjena plina, ona mora biti mala (Slika 2): samo kapljice ispod prečnika 10 mikrometra mogu doći do alveola. Nasuprot tome, velike kapljice spreja zaglave se u nosu i grlu (nazo-faringealni prostor) i u gornjim vazdušnim kanalima pluća, sakoza i velike bronhije. Kapi tipičnog izbacivanja kašlja imaju raspodjelu veličine tako da se otprilike polovina kapljica nalazi u kategorijama aerosola, iako zajedno predstavljaju samo manje od 1/100 000 izbačenog volumena (Nicas et al 2005).
Iz ovog slijedi da da sofisticirane maske N95, dizajnirane za filtriranje i najmanjih čestica, pomažu u sprječavanju da kapljice nose virus do alveola. No, je li to zaista relevantno za ravnanje krivulje? Videćemo u nastavku. Suprotno tome, vjerovatno je da se velike kapljice koje završe u nazofarinksu mogu zaustaviti bilo kojom fizičkom barijerom, poput jednostavnijih hirurških maski ili maski za prašinu.
Naravno da mnoge kapljice aerosola pri izdisaju ili spreju za kašalj možda neće sadržavati virus, ali neke hoće. U slučaju virusa SARS-Cov-2 nije poznato što je minimalno zarazno opterećenje (broj virusnih čestica potrebnih za pokretanje kaskade patogeneze koja uzrokuje kliničku bolest). Ali počinjemo sa uvažavanjem jesu li mali aerosol ili velike kapljice projektila relevantnije.
Prećutna predodžba na CDC-u da su alveole mjesto odredišta kapljica koje bi donijele virusni teret (alveole su više od svih anatomskih mjesta opasne za život zbog upale pluća) povećala je prividnu važnost N95 maski i dovela do otpuštanja hirurške maske. Nijanse ne prenose laici (kao i mnogi stručnjaci na naslonjačima) koji sada, zahvaljujući binarnosti poruka, misle da su maske beskorisne.
Čak ni u pogledu malih aerosola ne smijemo zaboraviti da je djelomično filtriranje koje pružaju hirurške maske bolje nego ništa. U eksperimentalnoj simulaciji filtriranja kapaciteta maski u 2008., van der Sande i njene kolege u Nizozemskoj usporedili su tri maske, (i) domaću (DYI) čajnu krpu, (ii) standardne hirurške maske i (iii) FFP2 , europski ekvivalent N95 maski, s obzirom na njihovu sposobnost zaustavljanja malih aerosola u rasponu od 0,2 do 1 um –plepleta koji mogu dospjeti u donja pluća.
Ono što su autori pronašli za zaštitu prema unutra, opravdava ispitivanje poruke CDC-a da hirurške maske „nisu efikasne“: Dok su maske FFP2 (ili N95) zaista filtrirane> 99% čestica (na taj način, smanjenje opterećenja aerosola za 100 puta), hirurške maske smanjile su broj kapi aerosola iza maske i to znatno za 4 puta u usporedbi s vanjskom maskom. Moguće je da bi za veće kapljice prskanja od izbacivanja kašlja razlika između hirurških maski i F95 respiracijskih maski bila još manja. Zanimljivo je da su za vanjsku zaštitu učinkovitost i razlike mnogo manje.
Ovi rezultati postavljaju hitno pitanje: Ako sve što želimo je ublažiti pandemiju, tj. “spljoštiti krivulju”, koliko smanjuje čestica koja dopire do pluća u 4 puta smanjuje prijenos s osobe na osobu? Intuicija sugerira da čak i nesavršena maska može pružiti određenu zaštitu koja je barem u rasponu preporučenog odvajanja preko 2 metra u društvenim interakcijama ili pranju ruku ili ne diranju vašeg lica – sve preporuke zasnovane na mehaničkoj uvjerljivosti bez snažne epidemiološke podrške.
Virus SARS-Cov-2, kao i svaki virus, mora pristati na ljudske stanice koristeći se principom zaključavanja ključeva, u kojem virus predstavlja ključ i ćelija bravu koja je komplementarna ključu za ulazak u ćeliju i kopiranje. Za virus SARS-Cov-2 virusni površinski protein “Spike protein S” je “ključ” i mora se čvrsto uklopiti u “bravu” protein koji se izražava (= molekularno predstavljen) na površini ćelija domaćina. Protein zaključavanja koji koristi SARS-Cov-2 virus je protein ACE2
U stvari, Wölfel i sur. sada izviještavaju da se virusni materijal može lako otkriti i izolirati iz brisa iz nosa, za razliku od ostalih virusnih infekcija koje se prenose u zrak, poput originalnog SARS-a. U usporedbi sa SARS-om (koji također koristi ACE2 za ulazak u stanice) u slučaju COVID-19, virusni genomi (RNA) pojavljuju se ranije u brisima nosa i u mnogo većoj koncentraciji, tako da je otkrivanje prilično jednostavno. Zapravo, FDA je upravo odobrila briseve za testove uzete samo iz prednjeg dijela nosa samostalnim skupljanjem, umjesto duboko u nazofarinksu. Molekularna analiza pokazuje i da je virus SARS-Cov2 aktivan i da se razmnožava već u nazofarinksu, za razliku od ostalih respiratornih virusa koji se nastanjuju u dubljim dijelovima pluća.
Hirurške maske, možda čak i vaša skijaška maska ili šal, mogu pružiti više zaštite nego što je to predstavio vladin službenik u svojoj početnoj (razumljivoj, ali nesretnoj) preporuci protiv nošenja maski od strane javnosti uopšte. Respiratorne maske N95 mogu pružiti relativno malo dodatne zaštite nego što se misli. (Da budemo fer, CDC predlaže korištenje marame od strane pružatelja zdravstvenih usluga kao posljednje sredstvo kada nisu dostupne maske za lice).
S praktičnog i društvenog stanovišta, hirurške ili samoinicijativne maske, ako se pravilno koriste, u najboljem slučaju neće naštetiti, a u najboljem slučaju mogu pomoći. (Obavezno nakon upotrebe odbacite ih ili operite bez dodirivanja vanjske površine). Ove jednostavnije, jeftine maske mogu biti dovoljne da pomognu poravnati krivulju, možda malo, možda suštinski. Važno: njihovo korištenje neće oduzeti vrijedne respiratorne maske N95 od zdravstvenih radnika.