Pesquisadores da Coppe/UFRJ, Inmetro e PUC-Rio desenvolvem tecido antiviral para máscara

Débora Motta

A física Renata Simões durante o trabalho de pesquisa em que acompanha parte do processo de tratamento do tecido em laboratório da Coppe/UFRJ (Fotos: Divulgação)

Uma tecnologia desenvolvida a partir de nanopartículas, com propriedades antivirais, pode ser uma aliada valiosa para modificar os tecidos usados como matéria-prima na produção de máscaras, tornando-as capazes de inativar o novo coronavírus. A iniciativa é resultado de um projeto que reúne pesquisadores do Instituto de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro (Coppe/UFRJ), do Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (Inmetro) e do Centro Técnico Científico da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (CTC/PUC-Rio). O projeto vem sendo realizado com recursos da FAPERJ, por meio da chamada Ação Emergencial Projetos para Combater os Efeitos da Covid-19, lançada no final de março em parceria com a Secretaria de Estado de Saúde (SES).

A máscara, que está em fase de testes e deve seguir para a certificação ainda em 2020, será composta de três camadas: um recobrimento externo, altamente hidrofóbico, que o torna impermeável, evitando a penetração de micropartículas de água contaminadas pelo vírus; uma segunda camada, localizada no meio, que contêm nanopartículas antivirais ativas de óxidos metálicos e carbono; e a última camada, em contato com o rosto que visa dar conforto ao usuário. O objetivo é que o novo coronavírus, quando propagado pelo ar, não sobreviva na superfície da máscara e seja eliminado antes de penetrar no sistema respiratório de quem a utiliza. “Esses recursos associados formam uma barreira que vai dificultar bastante a penetração do vírus e o tornar inativo, o que resultará em uma máscara mais segura. A proposta é incorporar essa tecnologia aos tecidos de algodão já comercializados no mercado, para produzir máscaras reutilizáveis, e também a materiais usados nas máscaras descartáveis usadas pelos profissionais de Saúde, como o papel absorvente”, explicou a física Renata Simão, que atua na área de Engenharia de Materiais.

De acordo com Renata, o material apresentará a vantagem de ser biodegradável e de reduzir em apenas 15% a respirabilidade, mantendo um valor semelhante ao da respirabilidade das máscaras de TNT (Tecido Não Tecido) usadas pelos profissionais de Saúde. Os testes com máscaras descartáveis, por enquanto, indicam que elas terão duração de cinco horas em média, isto é, o dobro do tempo recomendado para as máscaras descartáveis disponíveis no mercado. No Laboratório de Engenharia de Superfícies da Coppe/UFRJ, ela coordena estudos para o desenvolvimento das propriedades hidrofóbicas em tecidos. “A tecnologia hidrofóbica na superfície da máscara vai funcionar como uma barreira repelente para o vírus. Como os vírus, incluindo o coronavírus, são carreados por gotículas de água, essa tecnologia será a primeira barreira para evitar que as gotículas contaminadas consigam penetrar na máscara. E se passar alguma coisa, a camada inferior, com nanopartículas, deve inativar o vírus”, afirmou Renata, que é professora dos Programas de Engenharia de Nanotecnologia e de Engenharia Metalúrgica e de Materiais da Coppe.

As nanopartículas são minúsculas partículas invisíveis a olho nu, medindo entre 1 e 100 nanômetros (um nanômetro corresponde a um milionésimo de milímetro). Para a aplicação dessa tecnologia nas máscaras, serão adicionadas aos tecidos, por meio de sprays, nanopartículas de grafeno (obtidas a partir do grafite, material abundante no Brasil) e de óxido de zinco. Esse tipo de aplicação por spray já ocorre na indústria de confecções, para incorporar aos tecidos tecnologias de proteção solar, anti-raios ultravioletas. O químico Volodymyr Zaitsev, professor do CTC/PUC-Rio, é responsável pela produção das nanopartículas. “As máscaras comuns não matam o vírus, que continua vivo na superfície e pode penetrar nelas, à medida que vão ficando umedecidas com as horas de uso. A camada de nanopartículas, junto com a propriedade hidrofóbica, vai servir como uma rede de proteção, baseada no campo eletrostático gerado devido à polaridade dos grupos químicos funcionais dos óxidos de grafeno e óxidos de zinco. Há relatos na literatura científica internacional do efeito antiviral do grafeno e dos efeitos bactericidas do óxido de zinco, mas experimentos com as nanopartículas de grafeno, aplicados a um tecido, com essas características, são inovadores”, resumiu Zaitsev. 

Detalhe de uma nanopartícula de grafeno observada no Laboratório de Microscopia Eletrônica do Inmetro

Os testes de caracterização das nanopartículas e dos tecidos contendo as nanopartículas são realizados no Núcleo de Laboratórios de Microscopia Eletrônica do Inmetro. Esses experimentos acontecem sob a responsabilidade do físico Braulio Archanjo, com a supervisão do pesquisador Carlos Achete, da Divisão de Metrologia dos Materiais do Inmetro, que é o coordenador do projeto, intitulado Tecidos Hidrofóbicos e Ativos para Substituição do TNT Hospitalar. “No Inmetro, no campus Xerém, temos um parque de caracterização e materiais bastante interessante. Nosso objetivo é caracterizar a nanopartícula e sua estrutura, tamanho, grau de dispersão e aderência ao tecido, com auxílio da microscopia eletrônica”, explicou.

Achete também é o coordenador da Rede Fluminense para a Pesquisa e Desenvolvimento de Nanobiosistemas, formada a partir do Programa Redes de Pesquisa em Nanotecnologia no Estado do Rio de Janeiro, lançado em 2019 pela FAPERJ. “Esse projeto tem o mérito de reunir esforços de diversos grupos de pesquisa pertencentes à Rede Fluminense de Nanociência e de diversas instituições, e de integrar expertises de diferentes instituições”, disse. Depois da realização dos testes de caracterização e eficácia, o tecido, já com as nanopartículas incorporadas, seguirá para a Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz), onde será submetido a testes de nanotoxicidade, para verificar a capacidade do material de inativar o novo coronavírus, quando em contato com a máscara.   

Essas etapas de testes e seus respectivos processos de gestão, visando à certificação do produto junto a um laboratório credenciado pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa) e em conformidade com as normas da Associação Brasileira de Normas e Técnicas (ABNT), contam com a supervisão da coordenadora da Central Analítica do Departamento de Química do CTC/PUC-Rio, professora Gisele Birman Tonietto. Química analítica, seu papel é qualificar e desenvolver metodologias, junto aos outros pesquisadores envolvidos no projeto, para averiguar a eficiência do produto. “Estamos realizando testes de acompanhamento dos processos para assegurar a certificação da nossa máscara segundo as normas da ABNT e da Anvisa. E, em seguida, a produção industrial poderá ser realizada, depois de fecharmos parcerias”, detalhou.

Ela contou que a experiência de trabalhar em uma rede de pesquisa, à distância, durante a pandemia, tem sido motivadora. “Mesmo em tempos de pandemia, conseguimos trabalhar virtualmente e cooperar com as demandas da sociedade. Isso nos dá um propósito maior como cientistas e acadêmicos. Continuamos a trabalhar nesse momento de crise, em regime de plantão, seguindo todos os protocolos de segurança. Estamos unidos pelo desenvolvimento de máscaras de proteção mais baratas, eficientes e com conteúdo nacional. A possibilidade de substituirmos as partículas de prata, que vêm sendo usadas em algumas máscaras disponíveis no mercado, por nanopartículas menos tóxicas, e o uso de materiais biodegradáveis trarão inovação e sustentabilidade”, concluiu Gisele.